High-Temperature Scanning Indentation: Des essais d’indentation rapides pour quantifier des cinétiques de restauration dans les métaux
(2025) CFM 2025 — Location: Metz, France
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- Pouvoir caractériser les propriétés mécaniques des matériaux à leur température de travail est vital pour l’industrie. Pour de nombreux secteurs (nucléaire, aéronautique, etc.) il est nécessaire de réaliser ces essais à très haute température. De récents développements permettent maintenant de réaliser des essais de nanoindentation in situ jusqu’à 1100°C 1. Il devient donc possible de déterminer le module d’Young, la dureté et les propriétés de fluage des matériaux à de telles températures. Mais les méthodologies d’indentation classiques nécessitent de longs temps d’attentes avant de pouvoir réaliser ces essais. Pendant ma thèse2, on s’est proposé de changer de méthode d’essais afin de faciliter ces mesures. La méthode « High-Temperature Scanning Indentation » est basée sur un cycle d'indentation d'une seconde. Il est composé d’un cycle de charge rapide (0.5s) permettant d’effectuer un segment de fluage (0.1-1s) puis une décharge spécifique (0.2s). Appliquer ces cycles d’indentation tout au long du cycle thermique permet ainsi de déterminer les propriétés mécaniques d’un matériau de manière quasi-continue en température. Ainsi, un essai en température d'une journée (environ 1000 indentations) donne accès au module d'Young, à la dureté et aux propriétés de fluage de l'échantillon sur une large gamme de température. Cette méthode a été validée et appliquée sur différents matériaux 3–6. Je propose ici de se concentrer sur l’application de cette technique sur du cuivre pur et de l’aluminium pur, écroui à froid 7. En suivant l’évolution de la dureté lors du chauffage de l’échantillon de cuivre, on peut ainsi détecter sa recristallisation, liée à une chute importante de la dureté. On détecte de la même façon la recristallisation de l’aluminium. En utilisant des cycles thermiques bien choisis, on peut de plus détecter la présence ou l’absence de la restauration statique en plus de la recristallisation de ces matériaux. Ces résultats ont été comparés à des analyses EBSD post-mortem afin de vérifier les liens entre changement de propriétés mécaniques détectées et évolutions microstructurales des échantillons. J’ai développé un modèle simple afin de quantifier les cinétiques d’évolution de ces mécanismes. Les paramètres obtenus sont cohérents avec la littérature et permettent ainsi de prédire l’évolution des propriétés mécaniques du matériau étudié lors du cycle thermique appliqué. 1. C. Minnert, W. C. Oliver, K. Durst, Mater. Des. 192, 108727 (2020). 2. G. Tiphéne, thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon (2023). 3. G. Tiphéne, P. Baral, S. Comby-Dassonneville, G. Guillonneau, G. Kermouche, J.-M. Bergheau, W. Oliver, J.-L. Loubet, J. Mater. Res. 36, 2383–2396 (2021). 4. S. Comby-Dassonneville, G. Tiphéne, A. Borroto, G. Guillonneau, L. Roiban, G. Kermouche, J.-F. Pierson, J.-L. Loubet, P. Steyer, Appl. Mater. Today. 24, 101126 (2021). 5. G. Tiphéne, B. Adogou, G. Guillonneau, G. Kermouche, J.-M. Bergheau, W. C. Oliver, J.-L. Loubet, J. Mater. Res. (2024), doi:10.1557/s43578-024-01466-7. 6. M. Sos, G. Tiphene, J.-L. Loubet, S. Bruns, E. Bruder, K. Durst, Mater. Des. 240, 112865 (2024). 7. G. Tiphéne, G. Kermouche, P. Baral, C. Maurice, G. Guillonneau, J.-M. Bergheau, W. C. Oliver, J.-L. Loubet, Mater. Des. 233, 112171 (2023).
- Affiliations
Citations
Tiphene, G. (2025). High-Temperature Scanning Indentation: Des essais d’indentation rapides pour quantifier des cinétiques de restauration dans les métaux. CFM 2025, Metz, France. https://hdl.handle.net/2078.5/256555