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Transformations et comportements du Zircaloy-4 en conditions anisothermes / par Stéphane Frechinet ; sous la direction de André Pineau

Auteur principal : Frechinet, StéphaneAuteur secondaire : : Pineau, André, 1941-...., Directeur de thèseAuteur secondaire collectivité : École nationale supérieure des mines, Paris, Organisme de soutenancePublication : 2001Description : 1 vol. (278 f.) ; 30 cmClassification : 530Résumé : Le couplage entre transformation de phase et comportement mécanique a été étudié dans un alliage de zirconium, le zircaloy-4. Cet alliage, constitutif des gaines de combustible nucléaire, présente une transformation de phases α (hc) ⇋ β (cc) entre 8OO et 1000ʿC qui s'accompagne d'une variation de volume. Une machine d'essais mécaniques a spécifiquement été conçue pour cette étude. Elle permet de réaliser des essais mécaniques et de suivre simultanément la transformation de phase. Le comportement en fluage isotherme des gaines a été étudié entre 700 et 1100ʿC. En phases α et β, des lois de type Norton ont été identifiées et des mécanismes de déformation y ont été associés. Dans le domaine biphasé, un domaine superplastique existe lors de la première moitié de la transformation de phase, associé a du glissement d'interfaces assisté par du fluage diffusion des grains. Dans la deuxième moitié de la transformation, en fonction de la contrainte app]iquée, la déformation est contrôlée soit par la déformation du composite α+β, soit par le fluage de la phase β seule. Ces résultats sont synthétisés sous forme d'une carte d'Ashby. Le comportement en conditions anisothermes a ensuite été étudié. Un phénomène de plasticité de transformation non négligeable (plus de 0.5 % pour 1 MPa) a été mis en évidence. La plasticité de transformation est linéaire en fonction de la contrainte appliquée et, grâce à des calculs de cellules par éléments finis, il apparaît que la percolation de la phaseβ,est un seuil critique. Ce phénomène peut être décrit par des modèles existants à condition de les adapter. Le dernier chapitre est consacré à l'utilisation des résultats pour la prévision du comportement des gaines soumises à des rampes thermiques rapides dans l'expérience EDGAR du CEA/SRMA. Cette comparaison avec l'expérience permet de préciser les limites de validité des modèles proposés..Bibliographie: Bibliogr. 185 réf..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Zircaloy (marque déposée) -- Propriétés mécaniques -- Thèses et écrits académiques ;Zirconium -- Propriétés mécaniques -- Thèses et écrits académiques ;Travail des métaux -- Thèses et écrits académiques Sujet : Déformation ;Fluage ;Gaine ;Métallographie ;Propriété mécanique ;Transformation phase ;Zircaloy ;Zirconium alliage Sujet Catégorie : MATERIAUX
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Bib. Paris
EMP 150.034 CCL.TH.1040 Available EMP58878D
Bib. Paris
EMP 150.035 CCL.TH.1040 En numérisation EMP58877D

Publication autorisée par le jury

Bibliogr. 185 réf.

Thèse de doctorat Sciences et génie des matériaux Paris, ENMP 2001

Le couplage entre transformation de phase et comportement mécanique a été étudié dans un alliage de zirconium, le zircaloy-4. Cet alliage, constitutif des gaines de combustible nucléaire, présente une transformation de phases α (hc) ⇋ β (cc) entre 8OO et 1000ʿC qui s'accompagne d'une variation de volume. Une machine d'essais mécaniques a spécifiquement été conçue pour cette étude. Elle permet de réaliser des essais mécaniques et de suivre simultanément la transformation de phase. Le comportement en fluage isotherme des gaines a été étudié entre 700 et 1100ʿC. En phases α et β, des lois de type Norton ont été identifiées et des mécanismes de déformation y ont été associés. Dans le domaine biphasé, un domaine superplastique existe lors de la première moitié de la transformation de phase, associé a du glissement d'interfaces assisté par du fluage diffusion des grains. Dans la deuxième moitié de la transformation, en fonction de la contrainte app]iquée, la déformation est contrôlée soit par la déformation du composite α+β, soit par le fluage de la phase β seule. Ces résultats sont synthétisés sous forme d'une carte d'Ashby. Le comportement en conditions anisothermes a ensuite été étudié. Un phénomène de plasticité de transformation non négligeable (plus de 0.5 % pour 1 MPa) a été mis en évidence. La plasticité de transformation est linéaire en fonction de la contrainte appliquée et, grâce à des calculs de cellules par éléments finis, il apparaît que la percolation de la phaseβ,est un seuil critique. Ce phénomène peut être décrit par des modèles existants à condition de les adapter. Le dernier chapitre est consacré à l'utilisation des résultats pour la prévision du comportement des gaines soumises à des rampes thermiques rapides dans l'expérience EDGAR du CEA/SRMA. Cette comparaison avec l'expérience permet de préciser les limites de validité des modèles proposés.

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