Eet de la mi rostru ture sur le omportement en fatigue

tigue

Denombreusesétudesontétémenéessurlafatiguedessuperalliages.Bonnombre s'intéressentàl'inuen edelatailledegrains.Par ontretrèspeusesontréellement fo aliséessur l'inuen edespré ipitésintragranulairessurlafatigue.Laplupartdes arti les qui en font mention aboutissent à ne onstater au un eet ou à dire que l'amorçagesur in lusionmasqueleseets demi rostru ture. Parailleurs,laplupart du temps les hangements de la mi rostru ture intragranulaire sont a ompagnés de hangement de taille de grains ou d'apparition de phase TCP. L'inuen e des diérents paramètres peut alors être di ile à dé orréler.

Eets de la taille de grains

Siles grainssont plus grosque lesin lusionsetlespores,l'amorçage agénérale- ment lieu sur les grains. Comme ils sont répartis de façon homogène, il est ertain d'en avoir un aupoint ritique. Il y a don assez peu de dispersion en fatigue et la prévision de ladurée de vies'en trouvefa ilitée.

Par ontre si la taille de grains est beau oup plus petite que elle des défauts, l'amorçagealieusur esdéfauts.De efait,siundéfautestprésentaupoint ritique ladurée de vie sera ourte, mais s'iln'y en ani au point ritique, ni dans leszones qui subissent les hargements les plus élevés, elle sera longue. Comme les défauts sontrépartisaléatoirement,iln'estpas possiblede prévoirleurprésen een un point ritiqueousurdes pointsquivoientun hargementpro he. Ily adon uneforte dispersion sur la durée de vie, qu'il est di ile de ontrler. La ourbe minimum sert don à établirles prévisionsde duréede vie.

Même en ne onsidérant que des alliages traités en onditions supersolvus, l'in- uen e de la taille de grains n'est pas négligeable. En eet, dans l'alliage LSHR, Gabb et al. [7℄ montrent que lataille de grains a une grande inuen e sur la durée de vie, une fois que l'on a atteint une taille susante pour éviter l'amorçage sur in lusion.Pour estailles,l'amorçagealieusurdesfa ettes dontlatailleestlataille de grains. De e fait, plus la taille de grains est grande, plus la fa ette qui amor e

est grandeet plus ladurée de vieà amorçage est ourte.

Par ailleurs, Albre ht [70℄ montre que, dans l'Udimet 720 Li, l'amplitude de ontraintené essaire à lapropagation des ssuresest très élevée (>88%de la résis- tan e maximale),de e fait la ssure se propage dans une zone déjà omplètement plastiée oùbeau oup de systèmes de glissements sont a tivés. Lesjoints de grains représentent alors des obsta les très faibles (plus il y a de systèmes de glissements a tifsplusilyade han epourquel'orientationdel'und'eux oïn ideave ladire - tion de propagation de lassure). Cependant ilobserve queplus latailledes grains est élevée, plus la durée de vie moyenne en fatigue est faible même si la variation reste faible (un peu moins d'un ordre de grandeur entre 22

µ

m et 420

µ

m dans le as de l'Udimet 720 Li).

La tendan e générale est don la suivante : plus la taille de grains est élevée, plus la durée de vie moyenne est ourte. Cependant, l'amorçage sur les in lusions dans lesmi rostru tures à petits grains tend à augmenter la dispersion età limiter fortementla durée de vie minimale,indépendammentde lataillede grains.

Eets des pré ipités se ondaires et tertiaires de

γ

′

(

γ

′

II

et

γ

′

III

)

Peu d'études sur le sujet ont été menées. Souvent plusieurs paramètres mi ro- stru turaux ontétémodiésen mêmetemps, equirendassezdi ileladétermina- tiondel'inuen ede ha undesparamètres.PangetReed,quiontétudiél'inuen e de lami rostru turesurladuréede vieen fatigue,soulignentd'ailleursladi ultéà produiredes mi rostru turesoùun seul desparamètres mi rostru turauxvarie [78℄. Cependant un regain d'intérêt pour l'inuen e de la pré ipitation sur la fatigue et la ompréhension des mé anismes d'amorçage est à noter a tuellement grâ e à des étudesré entes surlesalliagesUdimet500[79℄,Nimoni 80[80℄,Udimet720[78, 81℄ et LSHR[7℄.

Dans l'Udimet 720 et le RR1000, Pang et Reed [78, 81℄, on luent que la résis- tan eàl'amorçageaugmenteave desgrainsplusnset/oudespré ipitésse ondaires plus ns. Par ontre, la résistan e à la propagation des ssures ourtes augmente lorsque lesgrainsetles

γ

′

II

et

γ

′

III

sontplus gros.La résistan eàla propagationdes petites ssures augmente également ave une plus grande proportion de pré ipités intragranulaires et ave la fra tion volumique de pré ipités intergranulaires

γ

′

I

. Ce

résultat souligne une autre des di ultés liées à l'étude de la durée de vie des su- peralliagesen fatigue : ladurée de vie d'un disque dépend à lafois de la résistan e à l'amorçage, à la propagation de ssures ourtes, puis de la résistan e à la propa- gation de ssures longues. Or es propriétés varient souvent en sens opposés ave les paramètres mi rostru turaux. Qui plus est, leur importan e relative dépend du hargement appliqué.

Malgré es di ultés, d'autres résultats intéressants ont été obtenus. Pour Al- bre ht [70℄, plus lavitesse de refroidissement est élevée ( 'est-à-direplus lafra tion volumique des

γ

′

pour disques (résultats expérimentaux extraitsde lalittérature)

petite),plus laduréede vieen fatigueest grande(unpeumoinsd'un ordrede gran- deur aux grandes amplitudes (1200 MPa), entre une vitesse de refroidissement de 5C/minet de 650C/min).

Flageolet a étudié leN18 à petits grains. Il montre que le vieillissementdu N18 (300h à 800C) entraîne la disparition de la phase

γ

′

III

et l'apparition de phases TCP (

σ

et

µ

). La disparition de la phase

γ

′

III

n'a pas d'eet sur ladurée de vie en fatigue pure à 700C, aussi bien en hargements alternés qu'en répétés, mais elle a un fort eet négatif sur les essais de fatigue-uage : la durée de vie est divisée par deux, la déformationglobaleest doublée, quel quesoit letemps de maintien hoisi. L'endommagementinitialpermettantl'amorçageetlapropagationdelassurealieu plusrapidement.Con ernantl'absen edediéren esurladuréedevieenfatigue,elle est probablementdue à l'amorçagede ssure sur in lusionqui masqueles éventuels eets de la mi rostru ture. Par ailleurs, aussi bien dans le N18 standard que dans le N18 vieilli, une dé ohésion des joints aux interfa es de deux pré ipités de

γ

′

I

et

γ′

I

/matri e est observée. Elle onduit à une mi rossuration en volume. Les phases topologiquement ompa tes ne semblent jouerau un rle [10℄.

Dans le document Expérimentation numérique pour l'aide à la spécification de la microstructure et des propriétés mécaniques d'un superalliage base Ni pour des applications moteurs (Page 96-98)