FIG. 4.11. Orientation de la fissure par rapport `a la microstucture (a) pr´ecipit´es sous forme de cubes, (b) de radeaux de type N et (c) de radeaux de type P [Ott 99].
mise en radeaux sont donc le temps, la temp´erature et le chargement m´ecanique. Plus pr´ecisemmment nous avons vu que la plasticit´e dans les couloirs de matrice joue sur la cin´etique de coalescence. Le terme de coalescence orient´ee est plus juste que celui de mise en radeaux car nous avons vu que suivant le chargement, fluage traction, fluage compression ou fatigue altern´ee, on peut obtenir des ´evolutions microstructurales tr`es diff´erentes.
La coalescence orient´ee des pr´ecipit´es a des cons´equences sur le comportement m´ecanique et la dur´ee de vie. De mani`ere g´en´erale, elle a un effet adoucissant sur le comportement. Cet effet est bien marqu´e sur le comportement autour de 950◦C. Par contre aucun effet n’est visible sur le comportement `a basse temp´erature, typiquement 650◦C, ou `a tr`es haute temp´erature (1050◦C). De plus, elle conduit `a une r´eduction de la dur´ee de vie du mat´eriau en fluage et en fatigue.
La suite du chapitre d´ecrit les essais r´ealis´es dans le cadre de cette th`ese pour quantifier l’influence de la mise en radeaux sur le comportement m´ecanique.
4.3
Description des essais
Cette section est une pr´esentation des essais de caract´erisation des effets de la coalescence orient´ee sur le comportement m´ecanique. Les essais r´ealis´es dans le cadre de ce travail ont pour objectif de recueillir les donn´ees exp´erimentales n´ecessaires `a l’identification d’un mod`ele de comportement ´etendu dans le- quel les effets de la mise en radeaux sur le comportement m´ecanique sont pris en compte. Leur principe est donc tr`es simple. Les ´eprouvettes sont soumises `a diff´erentes conditions de vieillissement puis test´ees m´ecaniquement. Le premier paragraphe de cette section d´ecrit le choix des conditions de vieillissement sur la base de l’´etude bibliographique r´ealis´ee dans la section pr´ec´edente. Le second d´ecrit les essais de comportement complexes mis au point dans le but de pouvoir identifier sur une seule ´eprouvette tous les param`etres d’un mod`ele de comportement.
4.3.1
Matrice d’essais sur mat´eriau vieilli
Comme l’a montr´e l’´etude bibliographique, le vieillissement en fluage est un moyen privil´egi´e de vieillissement du mat´eriau. Tout comme dans [Espi´e 96], nous souhaitons comparer l’influence de l’orien- tation des radeaux N ou P sur le comportement de l’AM1. Les premiers vieillissements sont donc r´ealis´es en fluage `a 1050◦C sous 150 et -150 MPa. Nous avons vu grˆace `a l’´etude bibliographique que les param`etres contrˆolant la coaescence orient´ee sont le temps, la temp´erature et le chargement m´ecanique. La bibliogra- phie montre ´egalement que la microstructure en radeaux est relativement stable durant le stade de fluage secondaire [Diologent 02]. C’est pourquoi nous n’avons pas ´etudi´e l’influence du temps de vieillissement sur la r´eponse m´ecanique de l’AM1. Les dur´eede fluage sont choisies de fac¸on `a se situer au milieu du fluage secondaire. Nous nous sommes bas´es sur les donn´ees de [Diologent 02] pour calibrer la dur´ee de fluage. Nous n’avons pas ´etudi´e le stade tertiaire car apparaˆıt alors la notion d’endommagement. Ce point
fera l’objet de travaux ult´erieurs `a l’Onera.
En revanche, l’influence du niveau de contrainte et de la temp´erature sont `a ´etudier dans le but de ca- librer un mod`ele de comportement. Nous avons choisi 1050◦C, 200 MPa pour l’´etude de l’influence de la contrainte de fluage et 950◦C, 300 MPa pour l’´etude de l’influence de la temp´erature de fluage. Nous avons envisag´e deux strat´egies pour le dimensionnement de ces essais. La premi`ere consiste `a se placer `a une d´eformation plastique comparable `a celle enregistr´ee apr`es l’essai de fluage sous 150 MPa `a 1050◦C. La deuxi`eme option est de tenter de se placer dans chaque cas au milieu du fluage secondaire. Or, pour l’in- fluence de la temp´erature, on sait que la diffusion plus faible `a 950◦C doit ˆetre en quelque sorte compens´ee par une d´eformation plastique plus importante. Par cons´equent nous avons retenu la deuxi`eme option et calibrons le temps de vieillissement de fac¸on `a ˆetre au milieu du stade de fluage secondaire.
De plus, il est int´eressant de se pencher sur l’influence de vieillissements en fluage suivant des orien- tations cristallographiques diff´erentes de l’orientation h001i car `a notre connaissance seule l’orientation
h001i a fait l’objet d’une telle ´etude. Ainsi nous avons r´ealis´e des vieillissements en fluage traction pour
les orientationsh011i et h111i. L’´etude bibliographique a ´egalement montr´e un adoucissement important
du mat´eriau lors de chargements cycliques altern´es lents `a haute temp´erature. Nous avons souhait´e ´etudier ce point pour les trois orientationsh001i, h011i et h111i. Les vieillissements en fatigue sont effectu´es en d´eformation impos´ee enRε= −1 `a une vitesse de 10−5s−1. Enfin, il est `a noter que nous avons aussi ´etudi´e l’influence de la temp´erature `a laquelle est effectu´e l’essai m´ecanique de caract´erisation. Nous avons, `a la suite du travail effectu´e `a l’Onera dans les ann´ees 90 [Olschewski 95], ´etudi´e l’influence d’un vieillissement sur le comportement `a 1050◦C.
Durant les vieillissements `a 1050◦C, 200 MPa et 950◦C, 300 MPa nous avons suivi la cin´etique de mise en radeaux par l’interm´ediaire d’un cyclage m´ecanique. Pour cela, nous effectuons un cycle enRǫ= 0 `a une vitesse de 10−3s−1avant puis au cours de l’essai de fluage. La comparaison de la r´eponse m´ecanique entre le cycle effectu´e avant l’essai de fluage et les cycles r´ealis´es au cours de l’essai de fluage nous permettent de mesurer la cin´etique de mise en radeaux. Ce suivi a pour objectif de v´erifier l’hypoth`ese selon laquelle le comportement du mat´eriau est stable pendant le fluage secondaire.
Essai Eprouvette Orientation Conditions de vieillissement Essai m´ecanique
Temp´erature Chargement Temps Temp´erature
06 X6684F h001i R´ef´erence 950◦C
07 X6686A h001i 1050◦C Fluage 150 MPa 72h 950◦C
17⋆ X6685A h001i 1050◦C Fluage 200 MPa 12h 950◦C
08 X6686C h001i 1050◦C Fluage -150 MPa 72h 950◦C
14 X6686E h001i 1050◦C Fatigue10−5s−1 24h 950◦C
18⋆ X6685B h001i 950◦C Fluage 300 MPa 55h 950◦C
16 X6686H h001i R´ef´erence 1050◦C
15 X6686F h001i 1050◦C Fluage 150 MPa 72h 1050◦C
12 X2267A h011i R´ef´erence 950◦C
13 X2268B h011i 1050◦C Fluage 150 MPa 115h 950◦C
20 X2270C h011i 1050◦C Fatigue10−5s−1 24h 950◦C
10 X5537B h111i R´ef´erence 950◦C
11 X5537D h111i 1050◦C Fluage 150 MPa 28h 950◦C
19 X5538D h111i 1050◦C Fatigue10−5s−1 24h 950◦C
TAB. 4.1. Matrice d’essais de comportement sur mat´eriau vieilli, les essais ´etoil´es ont fait l’objet de suivi de la cin´etique de mise en radeaux.
4.3.2
Essais de comportement complexes
Le nombre d’´eprouvettes `a notre disposition ´etant limit´e, nous avons dˆu mettre au point un essai de comportement complexe permettant d’identifier, sur une seule ´eprouvette, l’ensemble des param`etres d’un