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Lundi
14 Janvier 2002
ONERA
29,
avenue de la Division Leclerc
92322
Chatillon Cedex
Salle
ISP, 7i�me �tage A-07-E6
Le
th�me de cette journ�e �tait d�di� � la rupture des couches minces. Tant les
aspects exp�rimentaux que la mod�lisation de la rupture ont �t� abord�s. Afin
d�alimenter les mod�les, certains intervenants ont pr�sent�s des travaux
concernant l�identification des param�tres intrins�ques aux couches (propri�t�s
�lastiques, etc �)
C. Marais
(ONERA/DMSC, Chatillon) Fissuration de
composites carbone/BMI induite par thermo-oxydation.
C. Marais a pr�sent� une �tude concernant le comportement � long terme des CMO. Des r�sultats exp�rimentaux montrant l��volution de l�endommagement en fonction des conditions de sollicitation et d�oxydation de ces composites, mais aussi de la matrice non renforc�e, ont �t� analys�s. Une sc�nario expliquant l�apparition de ces m�canismes a �t� propos�. L�intervention s�est achev�e par l��tude d�un mod�le chimique� pr�voyant la consommation d�oxyg�ne et la croissance de la couche d�oxyde.
B. Audoin (LMP, Universit� Bordeaux
1) Mesure par ultrasons-laser de
l'�lasticit� de couches anisotropes d�pos�es sur un substrat ; savoir-faire et
perspectives pour la caract�risation de couches minces.
B. Audoin a pr�sent� des techniques acoustiques afin
de caract�riser les propri�t�s �lastiques des couches minces. Ces techniques
permettent de remonter au tenseur complet d��lasticit� du mat�riau. Les
r�sultats obtenus sur mat�riaux mod�les sont tr�s probants. A l�heure
actuelle,� seuls des mat�riaux d�une
�paisseur d�une centaine de microns peuvent �tre caract�ris�s, il est pr�vu de
d�velopper tr�s prochainement un moyen exp�rimental permettant descendre � des
grandeurs de l�ordre du micron.
G. Bernhart (Ecole des Mines d�Albi) Fissuration et �caillage de couches d'oxydes
lors de cycles thermiques.
L�expos� de G. Bernhart concernait la formation
et l��caillage de couches d�oxyde lors du formage � haute temp�rature de
mat�riaux. Les couches d�oxydes peuvent s��cailler lors du d�moulage et donc
conduire � des �tats de surface peu satisfaisants. Diverses techniques
exp�rimentales ont �t� pr�sent�es afin d��tudier les cin�tiques d��caillage.
Deux sc�narii, bas�s sur des mod�les �nerg�tiques propos�s par Evans,
permettent d�expliquer les ph�nom�nes observ�s : �caillage par � wedging �
ou par � buckling �. Il semble que pour les courtes dur�es,� l��caillage par wedging soit le plus
probable, alors que pour les longues dur�es il s�agisse plut�t du buckling. On
notera que pour expliquer les ph�nom�nes exp�rimentaux il est n�cessaire de supposer
que le taux d��nergie critique caract�risant la rupture �volue au court du
temps (et est donc fonction de l��paisseur d�oxyde).
A.M. Huntz et
M. Andrieux
(LEMHE, Universit� Paris XI ) Caract�risation
m�canique de couches minces d'oxyde.
A.M. Huntz a pr�sent� diverses techniques exp�rimentales afin de caract�riser les couches minces d�oxyde. Une premi�re partie a concern� la d�termination exp�rimentale des d�formations (et des contraintes). Des techniques de diffraction de rayons X, de microscopie Raman ou de d�flexion sur �prouvettes dissym�triques peuvent �tre utilis�es. L�exploitation des r�sultats exp�rimentaux est souvent rendue d�licate � cause du peu de donn�es sur les propri�t�s m�caniques de ces mat�riaux. C�est pourquoi dans un second temps il a �t� pr�sent�s quelques moyens exp�rimentaux permettant d��valuer� les propri�t�s m�caniques. On retiendra les essais de flexion sous MEB ou les essais de nano-indentation (pour les faibles �paisseurs).
P. Peters, M. Bartsch, et B. Baufeld (DLR/Institut of Materials Research, K�ln, Allemagne) Thermomechanical
testing and simulation of testing of thermal barrier coatings.
L�expos� de P. Peters a principalement port� sur ses premiers travaux concernant les barri�res thermiques. Les barri�res thermiques sont des rev�tements multicouches (sous-couche/oxyde/c�ramique) destin�s � prot�ger le superalliage constituant les aubes de turbines haute pression. Il est actuellement d�velopp� au DLR un dispositif exp�rimental destin� � tester ces barri�res dans les conditions d�utilisation. L��prouvette, sur laquelle est d�pos�e par PVD une couche de barri�re thermique,� est de type cylindrique, avec gradient de temp�rature dans l��paisseur de la paroi. Les calculs thermiques pr�sent�s par P.� Peters ont permis de dimensionner de fa�on correcte cette �prouvette (rayons int�rieur et ext�rieur, chauffage, syst�me de refroidissement �) avant les premiers essais.
F. Feyel (ONERA/DMSE, Chatillon) Mod�lisation de la fissuration des barri�res thermiques.
L�expos� des travaux de th�se de M. Caliez a �t� fait par F. Feyel. Il a �t� mis en �vidence, dans des travaux pr�c�dents, divers type d��caillage des barri�res thermiques en fonction du type de sollicitation (thermique, cyclique �). Un mod�le �l�ments finis est donc d�velopp� couplant calculs de diffusion (pour simuler la croissance de la couche d�oxyde) et calculs m�caniques avec endommagement (en ins�rant des mod�les de zone coh�sive � l�interface oxyde/sous-couche). Les tendances exp�rimentales sont bien reproduites si on consid�re que l��nergie de d�coh�sion varie en fonction de l��paisseur d�oxyde. Des simulations des diff�rents sc�narii d��caillage ont �t� effectu�s en utilisant les m�mes mod�les ins�r�s entre chaque �l�ment fini constituant le maillage de la couche d�oxyde, autorisant ainsi la propagation des micro-fissures � travers l'oxyde, et aboutissant � l'�caillage complet par coalescence des fissures aux deux interfaces. Les difficult�s inh�rentes � ce type de mod�lisation ont �t� analys�es � travers plusieurs exemples, et des solutions ont �t� avanc�es pour palier � l�influence des param�tres de la loi de comportement des mod�les de zones coh�sives sur la r�ponse globale de la structure
T. Ganne (LMS, Palaiseau) Comportement � la fissuration de rev�tements
fragiles sur substrat ductile.
L�un des objectif du travail de T. Ganne concernait
l�am�lioration des tubes d�armes (acier rev�tus par PVD d�un d�p�t de W). Le
but �tait d��tudier l�effet d��paisseur et du traitement thermique sur la tenue
de ces d�p�ts par des essais in-situ de flexion 4 points sous MEB (avec
extensom�trie par grille d�or). Ces essais ont �t� accompagn�s par des
mod�lisations par �l�ments finis qui reproduisent bien les r�sultats
exp�rimentaux. T. Ganne a �galement montr�, gr�ce � un mod�le analytique type
shear-lag,� l�influence de l��paisseur
d�oxyde et de la limite d��lasticit� de l�acier sur l��volution de la densit�
de fissure en fonction de la d�formation, permettant ici une optimisation des
d�p�t de W.
P. Bossis (CEA, Saclay) Rupture dans les couches d'oxydes form�es
lors de la corrosion d'alliages de zirconium
P. Bossis a pr�sent� divers r�sultats concernant
l��caillage des couches d�oxyde d�alliage de zirconium. La cin�tique
d�oxydation est assez particuli�re et pr�sente une transition pour une
�paisseur de 2microns. La fissuration s�amorce sur les retards du front
d�oxydation. Des mesures de contraintes par diffraction de RX montrent que la
couche d�oxyde est fortement en compression. Des techniques d�analyse d�image
permettent de mesurer la p�riode et l�amplitudes des couches. Des calculs par
EF permettent d�expliquer la forme du front d�oxyde, ainsi que l�apparition de
la fissuration. On notera toutefois que les longueurs de fissures d�termin�es
num�riquement sont tr�s sup�rieurs � celles mesur�es.
Compte rendu r�dig� par Nicolas Carr�re
Intervenants :
AUDOIN Bertrand
Laboratoire de M�canique Physique,
UMR CNRS 5469,
Universit� Bordeaux 1
351, cours de la Lib�ration
33405 Talence FRANCE
tel. 33 (0)5 56 84 69 69
fax. 33 (0)5 56 84 69 64
BERNHART�
G�rard
CROMeP (Centre de Recherche Outillages, Mat�riaux et
Proc�d�s
Ecole des Mines d'Albi-Carmaux���� Tel : +33 (0)5 63 49 30 56
Route de Teillet����� �������Fax : +33 (0)5
63 49 30 99
81013
ALBI CT Cedex 9��������������
BOSSIS Philippe
DEN/DMN/SEMI/LCMI
CEA-Saclay
b�timent 459
91191 Gif-sur-Yvette Cedex
�T�l : 01 69
08 77 09
Fax : 01 69 08 85 52
FEYEL Fr�d�ric
ONERA/DMSE 29, av. de la Division Leclerc
92322 Chatillon Cedex
GANNE Thomas
Laboratoire de M�canique des Solides
Ecole Polytechnique
91 128 Palaiseau cedex
Tel : 01 69 33 34 45
HUNTZ Anne-Marie
LEMHE
bat 410
Universit� Paris XI
91405
Orsay
Tel
01 69 15 63 18
Fax
01 69 15 48 19
ONERA/DMSC 29, av. de la Division Leclerc
92322 Chatillon Cedex
PETERS
Piet
DLR
Institut
of Materials Research
Linder H�he
D-51147 K�ln
Tel.: +49 (2203) 601 2076
Fax:� +49
(2203) 696480
Participants :
BARRET C�line
SNECMA
CALIEZ Micha�l
Universit� de TOURS E.I.V.L.
Tel: 02 54 55 84 11
Fax: 02 54 55 84 21
CARE Sabine
LMT�
ENS-Cachan
61 avenue du president Wilson
94 Cachan
ONERA Chatillon - DMSE29, avenue de la Division Leclerc92320 Chatillon Cedex
CHABOCHE Jean-Louis
ONERA/DMSE
29, av. de la Division Leclerc
92322 Chatillon Cedex
CHERTI TAZI Omar
LMM - CNRS UMR 7607
Universit� P. et M. Curie
8 rue du Capitaine Scott
75015 PARIS�
- France
DEMIRCI Ibrahim
Universit� Louis Pasteur - STRASBOURG
ibrahim.demirci@ulp.u-strasbg.fr
DUPEUX Michel
Professeur U.J.F.
LTPCM-ENSEEGn B.P. 75
38402 - Saint Martin d'Heres cedex (France)
Tel. 33 (0)4 76 82 66 25 (direct)
33 (0)4 76 82 53 76 (secretariat)
Fax 33 (0)4 76 82 67 45
IGNAT Michel
INPG
LE BIAVANT Kristell
Snecma � YKO
kristell.lebiavant-guerrier@snecma.fr
LECLERCQ Sylvain
SNECMA
LEGUILLON Dominique
LMM - CNRS UMR 7607
Universit� P. et M. Curie
8 rue du Capitaine Scott
75015 PARIS�
- France
Tel� +(33) 01
4427 5322
Fax +(33) 01 4427 5259
LEROY Francois-Henry
ONERA/DMSC 29, av. de la Division Leclerc
92322 Chatillon Cedex
MARTIN Eric
Laboratoire des Composites Thermo-Structuraux
Universit� Bordeaux 1
05 56 84 47 00
PUTOT Claude
Division M�canique Appliqu�e
Institut fran�ais du P�trole
RETHORE Julien,
LMSO, Insa de Lyon
ROSSIGNOL Cl�ment
Laboratoire de M�canique Physique,
UMR CNRS 5469,
Universit� Bordeaux 1
351, cours de la Lib�ration
33405 Talence France
SAUZAY
Maxime
CEA
Saclay
DEN-DMN-SRMA
TRUYOL Albert
47 Av. du clos Toutain 92420 Vaucresson
T�l./Fax : 01 47 41 32 39.