Impact de l’hétérogénéité de déformation plastique sur la diffusion et la ségrégation de l’hydrogène – DISHYDRO

Le projet a pour ambition une meilleure identification et compréhension des mécanismes d?interactions entre l?hydrogène et la plasticité des métaux de structures cubiques à faces centrées à l?échelle intra-granulaire. Cet enjeu est fondamental si l?on veut, à terme, garantir l?intégrité des structures en contact avec l?hydrogène (environnements aqueux, protection cathodique, production et stockage de l?hydrogène, mise en forme, ?). Dans le cas particulier de la pointe de fissure (forte pression hydrostatique, plasticité), l?hydrogène interagit avec la structure cristalline et les défauts cristallins (densité et distribution des dislocations) présents dans la zone plastique. De nombreux mécanismes sont proposés pour décrire les effets de l?hydrogène dont en particulier : la diminution de l?énergie de cohésion, une augmentation de la mobilité des dislocations, une localisation du glissement. En parallèle, la présence de défauts cristallins affecte l?adsorption et l?absorption de l?hydrogène en surface, puis sa diffusion et notamment favorise la ségrégation sur des sites préférentiels. En pointe de fissure l?ensemble de ces phénomènes intervient en synergie. Il est alors difficile d?identifier le mécanisme moteur dans la cinétique de propagation de fissure et donc de proposer des lois de dommage prédictives (amorçage et propagation) prenant en compte les effets d?environnement. Ce système complexe, naturellement pluridisciplinaire nécessite une bonne connaissance des mécanismes de fissuration, de déformation plastique, et enfin d?adsorption et de transport de l?hydrogène. Si de nombreux travaux se sont attachés ces dernières années à l?étude du caractère endommageant de l?hydrogène, il n?en est pas de même pour la compréhension du rôle joué par les défauts cristallins sur les processus d?absorption, de transport et de ségrégation de l?hydrogène. Cet objectif fondamental et original est au c?ur du projet. L?étude proposée a pour objectif de donner une impulsion significative à une démarche scientifique ambitieuse en rupture avec les itinéraires de recherche traditionnels qui sont conduits en France (ANR PAN-H) ou à l?échelle internationale (Institut HYDROGENIUS au Japon) qui visent pour la plus part à identifier la tenue mécanique des matériaux en présence d?hydrogène. Ainsi, il est proposé une stratégie d?investigation différente intégrant l?ensemble des compétences scientifiques et techniques des différents partenaires (plasticité des métaux c.f.c. et diffusion de l?hydrogène) qui consiste à identifier la localisation de l?hydrogène en regard de la distribution des dislocations mobiles et stockées. En particulier, l?intersection entre des communautés scientifiques éloignées : physicochimie-électrochimie et mécanismes de plasticité est un point fort du projet. L?ambition de l?étude est de démontrer la pertinence de la stratégie proposée dans le cas d?un système modèle matériau (monocristallin)-milieu (aqueux sous polarisation cathodique). Les perspectives de la démarche étant d?étendre l?analyse à des situations plus complexes rencontrées généralement dans l?industrie (alliages polycristallins, multiphasés, milieux complexes?). Une meilleure connaissance des mécanismes physiques locaux mis en jeu lors des interactions entre les matériaux métalliques et l?hydrogène, doit nous permettre à terme d?entrevoir les modèles les plus pertinents d?amorçage de l?endommagement en présence d?hydrogène.