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Guitton Antoine

Mécanismes de déformation des phases MAX : une approche expérimentale multi-échelle

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Index

École doctorale :

  • SIMMEA - Sciences et ingénierie en matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique

UFR ou institut :

  • UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)

Secteur de recherche :

  • Milieux denses, matériaux et composants

Section CNU :

  • Milieux denses et matériaux

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Mécanismes de déformation des phases MAX : une approche expérimentale multi-échelle

Il est couramment admis que la déformation plastique des phases MAX est due au glissement de dislocations dans les plans de base s'organisant en empilements et murs. Ces derniers peuvent former des zones de désorientation locale appelées kink bands. Cependant, les mécanismes élémentaires et le rôle exact des défauts microstructuraux sont encore mal connus. Ce manuscrit présente une étude expérimentale multi-échelle des mécanismes de déformation de la phase MAX Ti2AlN. A l'échelle macroscopique, deux types d'expériences ont été menés. Des essais de compression in-situ à température et pression ambiantes couplés à la diffraction neutronique ont permis de mieux comprendre le comportement des différentes familles de grains dans le Ti2AlN polycristallin. Des essais de compression sous pression de confinement ont également été réalisés de la température ambiante jusqu'à 900 °C. À l'échelle mésoscopique, les microstructures des surfaces déformées ont été observées par MEB et AFM. Ces observations complétées par des essais de nanoindentation ont montré que la forme des grains et leur orientation par rapport à la direction de sollicitation gouvernent l'apparition de déformations intra- et inter-granulaires ainsi que la localisation de la plasticité. Finalement à l'échelle microscopique, une étude détaillée par MET des échantillons déformés sous pression de confinement a révélé la présence de configurations de dislocations inédites dans les phases MAX, telles que des réactions entre dislocations, des dipôles et des dislocations hors plan de base. À la vue de ces résultats nouveaux, les propriétés mécaniques des phases MAX sont rediscutées.

Mots-clés libres : Phase MAX, kink band, diffraction in-situ de neutrons, MEB, AFM, MET, compression sous pression de confinement, nanoindentation.

    Rameau (langage normalisé) :
  • Matériaux céramiques
  • Plasticité
  • Neutrons -- Diffraction
  • Microscopie
  • Pression hydrostatique

English

Deformation mechanisms of MAX phases: a multiscale experimental approach

It is commonly believed that plastic deformation mechanisms of MAX phases consist in basal dislocation glide, thus forming pile-ups and walls. The latter can form local disorientation areas, known as kink bands. Nevertheless, the elementary mechanisms and the exact role of microstructural defects are not fully understood yet. This thesis report presents a multi-scale experimental study of deformation mechanisms of the Ti2AlN MAX phase. At the macroscopic scale, two kinds of experiments were performed. In-situ compression tests at room temperature coupled with neutron diffraction brought new insight into the deformation behavior of the different grain families in the polycrystalline Ti2AlN. Compression tests from the room temperature to 900 °C under confining pressure were also performed. At the mesoscopic scale, deformed surface microstructures were observed by SEM and AFM. These observations associated with nanoindentation tests showed that grain shape and orientation relative to the stress direction control formation of intra- and inter- granular strains and plasticity localization. Finally, at the microscopic scale, a detailed dislocation study of samples deformed under confining pressure revealed the presence of dislocation configurations never observed before in MAX phases, such as dislocation reactions, dislocation dipoles and out-of-basal plane dislocations. In the light of these new results, mechanical properties of MAX phases are discussed.

Keywords : MAX phases, kink band, in-situ neutron diffraction, SEM, AFM, TEM, compression under confining pressure, nanoindentation.

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
UFR, institut ou école :
UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
Laboratoire :
Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME
Domaine de recherche :
Milieux denses, matériaux et composants
Directeur(s) de thèse :
Anne Joulain, Ludovic Thilly, Christophe Tromas
Date de soutenance :
04 octobre 2013
Président du jury :
Patrick Cordier
Rapporteurs :
Michel W. Barsoum, Florence Pettinari-Sturmel
Membres du jury :
Anne Joulain, Ludovic Thilly, Christophe Tromas, Véronique Gauthier-Brunet, Helena Van Swygenhoven

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