SIMAP rubrique labo 2025

Clément RICHARD – Chute de ductilité à haute température d’un superalliage base nickel gamma/gamma’ mis en œuvre par fusion laser sur lit de poudre

Ces travaux se sont déroulés au laboratoire SIMaP sous la direction de Edgar Rauch (GPM2), co-encadré par Arthur Després (GPM2 - PM) et Guilhem Martin (GPM2). Cette thèse est en collaboration avec Aubert et Duval (Romain Bordas et Tiphaine Giroud) et l’ONERA (Thibaut Froeliger et Didier Locq).

Jury

Cécilie Duhamel, Professeure d’Ecole des Mines Paris, PSL, Rapporteure
Damien Texier, Chargé de recherche, Institut Clément Ader, Rapporteur
Laurence Latu-Romain, Professeur à l'Université Grenoble-Alpes, Examinatrice
Jonathan Cormier, Professeur ISAE ENSMA, Examinateur
Edgar Rauch, Université Grenoble Alpes (UGA), Directeur de thèse
Arthur Després, Maître de conférences, Université Grenoble Alpes (UGA), Co-encadrant de thèse, Invité
Tiphaine Giroud, Ingénieure de recherche, Aubert et Duval, Invitée
Thibaut Froeliger, Ingénieur de recherche, ONERA, Invité
Paraskevas Kontis, Associate Professor, NTNU, Invité

 

Abstract

La fusion laser sur lit de poudre (LPBF) suscite un intérêt considérable pour la fabrication de superalliages base nickel polycristallins destinés aux applications à haute température. Un premier défi a consisté à rendre « imprimables » les superalliages γ/γ' par des modifications de composition, notamment en éléments mineurs (B, Zr, C), ces derniers étant sensibles à la fissuration à chaud. Une fois le défi de l’imprimabilité relevé, d’autres questionnements ont émergé. Il a notamment été observé que les superalliages polycristallins γ/γ' produits par LPBF présentent une sensibilité marquée à une chute de ductilité dans la plage de service (600–800 °C). Dans la perspective de mise en œuvre de ces superalliages par fabrication additive, il est nécessaire de quantifier cette chute de ductilité et de proposer des solutions permettant de l’atténuer. Les travaux présentés dans ce travail, en collaboration avec l’ONERA et Aubert & Duval, visent ainsi à mieux comprendre les mécanismes responsables de la chute de ductilité du superalliage AD730®. Dans un premier temps, des traitements thermiques subsolvus et supersolvus adaptés au procédé LPBF ont été développés afin de contrôler la taille et la morphologie des grains, ainsi que d’obtenir différentes distributions de précipités γ’. Des essais de traction à haute température (650–800 °C) avec une vitesse de déformation de 10-4 s-1, réalisés sous air et sous argon, ont mis en évidence une forte sensibilité de la perte de ductilité à l’orientation morphologique des grains et à l’environnement. Il a notamment été observé que la chute de ductilité est plus prononcée en atmosphère oxydante. Par ailleurs, les résultats montrent que l’AD730® issu du LPBF n’est pas nécessairement plus sensible à la chute de ductilité que sa version conventionnelle (coulée/forgée). L’analyse des faciès de rupture, complétée par des observations en tomographie X et par des cartographies EBSD sur des éprouvettes rompues, a révélé l’apparition d’un endommagement intergranulaire à haute température. Des observations MET et SAT menées localement en pointe de fissure ont permis d’identifier les mécanismes à l’origine de cet endommagement. Les analyses indiquent que la perte de ductilité est liée à la formation d’oxydes intergranulaires. L’absence d’oxygène ségrégé aux joints de grains fissurés suggère qu’un mécanisme de type SAGBO (Stress Assisted Grain Boundary Oxidation) est responsable de la chute de ductilité dans les superalliages polycristallins base nickel lors d’essais de traction à chaud. C’est essentiellement l’anisotropie morphologique des grains qui explique la chute de ductilité significative mise en évidence dans le matériau issu du procédé LPBF.



Infos date
Mardi 27 janvier 2026 à 9h30
Infos lieu
Amphithéâtre Wilfrid Kilian (1381 Rue de la Piscine, 38610 Gières)