Contrôle de la microstructure de l'acier 316L imprimé par LPBF - Etude du lien entre la composition de la poudre et la microstructure, et les propriétés qui en résultent.
Longtemps confiné à du prototypage rapide, la fabrication additive métallique LPBF (Laser Powder Bed Fusion) a fait d'important progrès ces dernières années, à tel point que des pièces issues de ce procédé sont aujourd'hui en opération dans le cœur de réacteurs nucléaires et que des processus de qualification/codification sont en cours. Malgré ces avancées significatives, le déploiement de cette technologie n'est pas total car la maîtrise des variabilités des microstructures et des propriétés résultantes doit être encore améliorée. Ces variabilités, qu'elles soient microstructurales ou mécaniques, limitent aujourd'hui l'intégration de la fabrication additive dans des industries critiques telles que celle de l'énergie nucléaire.
Enjeux industriels: Les enjeux visent à mieux comprendre les interactions entre les paramètres procédé (poudres, fabrication par fusion laser sur lit de poudre, traitements thermiques post-fabrication) et les paramètres matériaux (composition chimique, microstructures) afin de maîtriser les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable austénitique 316L lorsqu'il est mis en œuvre par fusion sur lit de poudres pour des composants pour application dans le domaine de l'énergie nucléaire.
Objectifs académiques: Le premier objectif sera de comprendre comment des petites variations de composition au niveau de la poudre (tout en restant dans la norme du 316L) peuvent conduire à de grandes variabilités microstructurales. Il s'agira ensuite de revisiter les hypothèses mis en avant dans les études précédentes afin de déterminer quels sont le ou les mécanismes métallurgiques à l'origine de la variabilité microstructurale du 316L mise en œuvre par LPBF. Il faudra identifier les leviers permettant la maîtrise des variabilités des microstructures via un contrôle plus fin de la composition chimique. Enfin, une attention particulière sera portée au comportement plastique des microstructures brutes de fabrication qui ont la particularité de contenir une densité de dislocation très élevée arrangées sous forme de cellules. Le rôle de l'arrangement des dislocations sur l'écrouissage n'est à ce jour pas bien compris et le rôle joué par les contraintes internes (écrouissage cinématique) a été très peu, voire pas étudié dans ce matériau issu de la fusion laser sur lit de poudres.