Published November 18, 2005 | Version v1
Miscellaneous Open

Fatigue behaviour of the T91 martensitic steel at 300 deg. C in the lead-bismuth eutectic

Description

The subject of this thesis aims at looking further into current knowledge on the interactions solid metal/molten metal and more particularly to study the fatigue behaviour of martensitic steel T91 in a liquid lead-bismuth environment. This study lies with the European project MEGAPIE-TEST (Megawatt Pilot Experiment) which aims to prove the feasibility of a lead-bismuth spallation target. We developed an experimental set-up which allowed fatigue tests experiments at 300 deg. C in the lead-bismuth eutectic (Pb 45%w, Bi 55%w). This eutectic contributes to decrease the fatigue life of the T91 steel and to increase the speed of cracking. The lead-bismuth eutectic changes the mechanisms of nucleation-growth of the short cracks through a suppression of effectiveness of the microstructural barriers. A change in the mode of cracking was also observed in the fatigue tests propagation when the crack tip is wet by the molten metal. We think that the molten metal modifies the crack tip by locating the plastic deformation. However, the harmful effect of the molten metal on the fatigue behaviour of material attenuates for low levels of stress and a pre-oxidation of the surface of material seems a promising way to explore to improve the fatigue resistance in the molten metal. (author)

Abstract (French)

Le sujet de these vise a approfondir les connaissances actuelles sur les interactions metal solide / metal liquide et plus particulierement a etudier le comportement en fatigue de l'acier martensitique T91 dans un environnement de plomb-bismuth liquide. Ce sujet s'inscrit dans le cadre du projet MEGAPIE (MEGAwatt PIlot Experiment) qui veut demontrer la faisabilite d'une cible de spallation en plomb-bismuth liquide. Nous avons developpe un dispositif experimental qui a permis la realisation d'essais de fatigue oligocyclique et de fatigue propagation a 300 deg. C dans l'eutectique plomb-bismuth (Pb 45%masse, Bi 55%masse). Ce milieu contribue a diminuer la duree de vie en fatigue oligocyclique de l'acier T91 et augmenter la vitesse de fissuration. La presence de l'eutectique Pb-Bi modifie les mecanismes de germination-croissance des fissures courtes , notamment en supprimant l'efficacite des barrieres microstructurales. Un changement du mode de fissuration a egalement ete observe lors des essais de fatigue propagation lorsqu'il y a mouillage du front de fissure par le metal liquide. Nous pensons que le metal liquide modifie l'activite du fond de fissure en localisant la deformation plastique. Toutefois, l'effet nefaste du metal liquide sur le comportement en fatigue du materiau s'attenue pour des niveaux de deformations faible et nous montrons egalement qu'une preoxydation de la surface du materiau semble une voie a explorer pour l'amelioration de la tenue en fatigue dans un metal liquide. (auteur)

Files

54049241.pdf

Files (50.2 MB)

Name Size Download all
md5:aa111117c85f94b10e46750b3ab00e83
50.2 MB Preview Download

Additional details

Additional titles

Original title (French)
Comportement en fatigue de l'acier martensitique T91 a 300 deg. C dans l'eutectique plomb-bismuth liquide

Publishing Information

Imprint Pagination
204 p.
Report number
FRNC-TH--14284

Optional Information

Notes
[120 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses