Etude micromécanique 4D de la fatigue d'un superalliage de nickel polycristallin – MINIFAT-4D

La durée de vie en fatigue des matériaux métalliques peut varier de plusieurs ordres de grandeur pour des conditions de chargement identiques. Cette dispersion provient notamment de variabilité microstructurale du matériau. En effet, la fatigue résulte de l'accumulation microscopique de plasticité, qui est dépendante de la morphologie et l'orientation des grains du matériau. Actuellement, les modèles de durée de vie en fatigue ne reproduisent que qualitativement cette dispersion. Le projet MINIFAT-4D AnR vise à lier la plasticité intragranulaire à la fissuration par fatigue, en vue de modéliser quantitativement l'influence de la microstructure sur la durée de vie et sa variabilité. Pour cela, le projet s'appuiera, d'une part, sur le développement d'essais de fatigue novateurs, imagés in-situ en 3D en utilisant la tomographie par diffraction des rayons X au synchrotron (DCT, 3D-XRD, topotomographie). Ils permettront de caractériser simultanément la microstructure, les déformations plastiques/élastiques microscopiques, l'initiation et la propagation des fissures de fatigue d'échantillons en superalliage base de nickel, avec une résolution inférieure au micron. D'autre part, un modèle de plasticité cristalline à gradient sera conçu, dans le but de prédire avec précision la formation et l'intensité des bandes de glissement au sein des grains du matériau étudié. Il sera ensuite utilisé pour simuler les microstructures caractérisées lors des essais 4D, pour permettre des comparaisons essais-calculs. Celles-ci serviront pour l'identification du modèle de plasticité cristalline, et pour construire des critères prédictifs de la localisation et la durée de nucléation et propagation des fissures. Dans l'ensemble, ce projet contribuera à accroître la compréhension de la fatigue à l'échelle microstructurale, et servira le développement de modèles de fatigue prédictifs, prenant en compte l'influence de la microstructure.