Influences mécaniques et métallurgiques de procédés haute température sur un alliage d'aluminium 6061-T6

Abstract

Le travail de thèse présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre des actions de qualification anticipée du caisson du RJH (Réacteur Jules Horowitz). Le caisson est une enceinte sous pression fabriquée en alliage d'aluminium 6061-T6. Il s'agit d'un alliage à durcissement structural dont les propriétés mécaniques sont étroitement liées à l'état de précipitation dans le matériau. Des essais de traction ont permis de mesurer l'évolution des propriétés mécaniques du matériau ayant subi des chargements thermiques représentatifs d'une opération de soudage par faisceaux d'électrons (soudage FE). Des essais ont été menés à température ambiante et à chaud. Des observations métallurgiques par Diffusion de Neutrons au Petits Angles (DNPA) et par Microscopie Electronique en Transmission (MET) donnent par la suite la taille et la fraction volumique des précipités. Les résultats de ces campagnes d'essais permettent de comprendre l'évolution des propriétés mécaniques. Ces expérimentations ont ensuite été utilisées pour mettre en place un modèle métallurgique permettant de calculer les caractéristiques de l'état de précipitation. Ce modèle étant couplé à un modèle de durcissement structural, il calcule la limite d'élasticité du matériau pour divers chargements thermiques. Un modèle mécanique phénoménologique a également été développé afin de modéliser le comportement d'une structure soumise à un chargement thermique.The thesis work is part of the actions of early qualification of a pressure vessel in the RJH (Jules Horowitz Reactor). This vessel is made of aluminium alloy 6061-T6. this is an age hardening allow whose mechanical properties are closely related to the precipitation state in the material. Tensile tests were used to measure the evolution of the mechanical properties of the material previously subjected to thermal loading representative of an electron beam welding operation (EB welding). Tests were conducted at room temperature and at high temperature. Then metallurgical observations by small Angle Neutron Scattering (SANS) and by Transmission Electron Microscopy (TEM) gave the size and the volume fraction of precipitates. The results of these campaigns improved our understanding of the mechanical properties and evolution with thermal history. Furthermore, these experiments were used to develop a metallurgical model to forecast the characteristics of the precipitation state. A model was linked to a hardening model for the calculation of the yield strength of the material after various thermal loading. A phenomenological mechanical model was also developed to represent the behaviour of a structure subjected to thermal loading.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF