Apport de l’AFM pour l’étude de l’accommodation de la déformation plastique et de l’endommagement des matériaux métalliques sous chargement mécanique - Université de Lille Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Apport de l’AFM pour l’étude de l’accommodation de la déformation plastique et de l’endommagement des matériaux métalliques sous chargement mécanique

Résumé

Les analyses AFM de la topographie des surfaces des alliages métalliques après sollicitation mécanique nous permettent de mieux comprendre, à l’échelle de la microstructure l’accommodation de la déformation plastique et les mécanismes d’endommagement des matériaux. Ces analyses qui imposent l’étude en détail des différents reliefs signes de déformation et d’endommagement (ligne de glissement, extrusions, zone de haute rugosité, déplacement inter granulaire, micro-fissure) sont couplées à des analyses EBSD (diffraction par électrons rétrodiffusés) du matériau afin de prendre en compte les paramètres de la microstructure (taille et répartition des grains et des phases, orientation cristallographique des grains). Nous couplons aussi nos analyses AFM à des analyses MET effectuées sur des sections transverses prélevées par FIB, afin de lier les observations AFM aux mouvements et ré-arrangements des dislocations.Nous avons ainsi étudié le rôle des interfaces lors de l’accommodation de la plasticité cyclique et des premiers stades d’initiation des micro-fissures de fatigue d’un acier martensitique, dont la spécificité est de présenter une microstructure hiérarchisée complexe constituée d’anciens grains austénitiques, de paquets, de blocs et de lattes. L'influence de chaque élément de cette microstructure sur les premières étapes de l’amorçage des microfissures de fatigue est cependant peu étudiée, alors que cet aspect semble fondamental sur l’endommagement sous contrainte mécanique. Ainsi, les investigations menées par analyses AFM couplées à des observations au MET ont permis d’expliciter le mécanisme de formation d’extrusion-intrusion par fatigue oligocyclique à température ambiante à la surface d’un acier martensitique et, d’autre part, de définir le rôle des différentes interfaces de la microstructure sur la formation des extrusions et des intrusions. Les analyses AFM ont révélé deux morphologies d'extrusions qui ont été appelées extrusions principales et extrusions secondaires. Pour ces dernières, aucune équivalence scientifique dans le cas des aciers martensitiques n’a été mentionnée auparavant dans la littérature. De plus, les analyses, AFM et MET ont montré la localisation des extrusions principales à proximité des interfaces de la microstructure martensitique ou des murs des cellules de dislocations, et prouvé la localisation des intrusions dans les interfaces elles-mêmes. L'ensemble des résultats confrontés au modèle de Polak a conduit à proposer un mécanisme de formation des extrusions et intrusions à la surface de l'acier martensitique, mécanisme consolidé par des analyses AFM en mode Peak Force tappingTM (avec l’AFM Dimension Icon de Bruker) et qui permet d’expliquer les premiers stades de formation des micro-fissures.L’influence de la présence d’hydrogène, environnement fragilisant, sur le comportement mécanique d’un acier lean duplex (austéno-ferritique) est étudiée par l’analyses des marques de glissements par AFM. Ces analyses, couplées à des analyses en DRX montrent un effet différencié de l’hydrogène pour l’austénite et pour la ferrite et pouvant expliquer l’endommagement du matériau en présence d’hydrogène. Ainsi, l'AFM permet de répondre à des points précis permettant de mieux quantifier l'accommodation de la déformation plastique et d’expliciter et expliquer les premiers stages menant à l’endommagement des alliages métalliques. La corrélation avec des aspects microstructure ou d'interactions mécanique / corrosion doit certainement passer par l'acquisition de données en AFM mais par des techniques dites avancées (KFM, EFM, Peak Force tappingTM mode) et des analyses in situ lors d’essais mécaniques. Ces aspects sont actuellement développés à travers notamment l‘étude des modes de glissement (plasticité) pour le cuivre et le laiton.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03684111 , version 1 (01-06-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03684111 , version 1

Citer

Ingrid Proriol Serre, Rana Bchara, Bohdan Anatoliiovych Pokhylko. Apport de l’AFM pour l’étude de l’accommodation de la déformation plastique et de l’endommagement des matériaux métalliques sous chargement mécanique. Forum de microscopie des sondes locales 2022, Mar 2022, Saint Valery sur Somme, France. ⟨hal-03684111⟩
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