Soutenances de thèses

Composition du jury

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• Thomas PARDOEN, Professeur, Université Catholique de Louvain (Rapporteur)
• Clément KELLER, Professeur des universités, Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes (Rapporteur)
• Eric ANDRIEU, Professeur émérite, Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologiques (Examinateur)
• Thierry BAUDIN, Directeur de recherche, Université Paris-Saclay (Président)
• Anne-Françoise GOURGUES-LORENZON, Professeur, Mines Paris - PSL (Examinateur)
• Sylvain DéPINOY, Chargé de recherche, Mines Paris - PSL (Examinateur)
• Pierre-François GIROUX, Ingénieur de recherche, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (Examinateur)
• Hicham MASKROT, Ingénieur de recherche, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (Examinateur)

Encadrement

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• Anne-Françoise GOURGUES (Directeur de thèse)
• Sylvain DEPINOY (Co-encadrant)

Résumé

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Ces travaux de thèse portent sur les relations microstructure – comportement à rupture d'aciers inoxydables austénitiques 316L élaborés par deux procédés de fabrication additive. Dans cette optique, plusieurs microstructures ont été élaborées par le procédé de fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion - LPBF) et le procédé arc-fil (Wire Arc Additive Manufacturing - WAAM). Différents traitements thermiques ont ensuite été appliqués aux échantillons consolidés, dans le but de faire évoluer leurs microstructures de manière contrôlée (détensionnement, homogénéisation, recristallisation). Une attention particulière a été portée aux cinétiques de recristallisation de ces aciers, très différentes de celles observées dans les aciers 316L conventionnels. Enfin, les matériaux ont été testés en résilience et/ou en ténacité. Dans le cas de l'acier 316L élaboré par procédé LPBF, l'étude comparative des mécanismes de déformation et de rupture a permis de déterminer l'influence des éléments de microstructure sur le comportement en résilience et en ténacité. Parmi ces éléments, les oxydes nanométriques présents dans ces matériaux en sortie de fabrication semblent avoir une influence significative sur les mécanismes de rupture, cette dernière intervenant par décohésion des interfaces oxyde / matrice. Après recristallisation, le mûrissement de ces oxydes aux joints des nouveaux grains recristallisés mène à une baisse significative de la résistance à l'amorçage et à la propagation de fissure. Des corrélations entre résilience et ténacité ont été établies. L'évolution de la résilience à basse température (jusqu'à - 193 °C) de différentes microstructures ont été comparées à celles d'aciers 316L forgés ou élaborés par compaction isostatique à chaud. Ces évolutions apparaissant similaires, il est conclu que les éléments de microstructure particuliers à l'acier 316L LPBF n'apparaissent pas avoir d'influence significative sur la sensibilité de sa résilience envers la température. Concernant l'acier 316L élaboré par procédé WAAM, un plan d'expérience plus restreint, établi sur la base des résultats obtenus après LPBF, a permis de déterminer l'influence des éléments de microstructure sur le comportement à rupture. Des mécanismes de rupture similaires à ceux des aciers 316L LPBF de l'étude ont été observés : rupture par décohésion des interfaces oxydes (ici de tailles submicrométriques) / matrice. A l'inverse, les traitements de recristallisation s'avèrent bénéfiques sur la résilience de cet acier, ceux-ci n'induisant pas la localisation des oxydes aux joints de grains. Enfin, la ferrite δ présente dans la microstructure de l'acier 316L WAAM brut de fabrication induit une rupture fragile du matériau à - 193 °C.

Mots clès

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Microstructure,Mécanique de la rupture,Traitements thermiques,Fabrication additive,Acier inoxydable,

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