Étude du gradient de contraintes dans un alliage de zirconium : modèle de transition d'échelles et DRX en faible incidence

Abstract

Les alliages de zirconium, de structure cristallographique hexagonale, présentent une forte anisotropie plastique tant au niveau macroscopique que mésoscopique (échelle des grains). Ces propriétés et l’existence d’une texture cristallographique expliquent l’apparition et le développement de gradient de contraintes résiduelles quand ces matériaux sont soumis à une déformation élastoplastique suite aux différentes étapes du procédé de fabrication. Pour étudier ce comportement, des éprouvettes de zircaloy-4 ont été soumises à des essais de laminage, à température ambiante, à divers taux de déformation imposés afin de suivre l’évolution des contraintes résiduelles en épaisseur. Une méthode d’analyse du gradient de contraintes par diffraction des rayons X (DRX) en faible incidence (méthode « multi-réflexion ») a été développée pour quantifier l’état mécanique pour différentes profondeurs en variant l’angle d’incidence. Les mesures, qui permettent d’accéder à des informations sur l’état mécanique mésoscopique des matériaux, confirment la présence d’une hétérogénéité marquée des contraintes d’ordre II. Un couplage entre les résultats expérimentaux et une modélisation autocohérente élastoplastique polycristalline a permis d’étudier l’influence des différentes sources d’hétérogénéités responsables de l’apparition des contraintes internes. Plus spécifiquement, la méthode que nous avons utilisée dans ce travail permet d’évaluer l’amplitude des contraintes du premier et du deuxième ordre dues aux incompatibilités de déformation plastique en utilisant les informations du modèle d’homogénéisation choisi. Cette étude montre que la valeur de la composante due aux incompatibilités de déformation plastique est importante et joue un rôle essentiel dans l’interprétation correcte des contraintes résiduelles analysées par diffraction