Creep-fatigue at high temperature of martensitic 9-12%Cr steels
Fatigue-fluage des aciers martensitiques à 9-12%Cr : comportement et endommagement
Résumé
9-12%Cr martensitic steels are studied in the framework of the generation IV nuclear reactors. Most of the structural components for which these still may be used will be subjected to high temperature (550∞C) creep-fatigue loadings. The PhD was focused on the understanding and modeling of the cyclic stress-strain behaviour and of the damage mechanisms. The models finally proposed are based on detailed observations carried out on SEM, TEM and EBSD. The cyclic softening effect of these steels is attributed to the coarsening of their microstructure. A micromechanical model based on physical parameters is proposed and leads to encouraging results. The observed damage results from the interactions between creep, fatigue and oxidation. Two main types of damage are observed and explained. A lifetime prediction model is proposed and gives very good results. Possible extrapolations of the present results and models are discussed.
C'est dans le cadre des programmes de recherche sur les réacteurs nucléaires de génération IV que les aciers martensitiques de la famille des 9-12%Cr sont étudiés par le CEA. La plupart des structures pour lesquels ils sont pressentis seront sollicitées en fluage-fluage à haute température (550°C). Cette thèse vise à comprendre et modéliser le comportement cyclique et l'endommagement de ces matériaux. Les modélisations proposées se basent sur des campagnes d'observations détaillées (MEB, MET, EBSD,...). L'adoucissement cyclique est attribué au grossissement de la microstructure. Un modèle micromécanique basé sur des paramètres physiques est proposé et mène à des résultats encourageants. L'endommagement, quant à lui, résulte des interactions entre fatigue, fluage et oxydation. Deux principaux types d'endommagement sont mis en évidence. Un modèle de prédiction de durée de vie est proposé et fournit des résultats très satisfaisants. Les possibles extrapolations sont discutées.