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AbstractAbstract
[en] The failure mode of FCC alloys is generally ductile through nucleation, growth and coalescence of micrometric voids, and can be modified by irradiation. Neutron irradiation of these alloys leads to the creation of crystalline defects that induce hardening, loss of work hardening capability, a very large drop in fracture toughness and a heterogeneous deformation mode at the grain scale. Understanding the elementary physical mechanisms of ductile fracture is essential for the development of quantitative models to predict fracture toughness of irradiated FCC materials. Thus, in this thesis, three different subjects have been studied. (1) Influence of the localization of deformation induced by irradiation on void growth and coalescence: Model experiments of growth and coalescence of micrometric voids in proton-irradiated materials have been performed based on SEM in-situ tests. Results show a limited effect of localization for grain-size voids and a decreasing influence of localization with increasing level of deformation for intragranular voids, so that homogenized models of porous materials developed for unirradiated materials may be used as a first approximation to model the ductile fracture of irradiated materials. (2) The behavior under mechanical loading of nano-voids generated under irradiation and their possible contribution to fracture: The experimental and numerical study of void deformation in a nano-porous material highlights the very strong heterogeneity of the deformation at this scale and the absence of significant size effect for voids of diameter greater than 10 nm under tensile loading. (3) Development of homogenized models for porous materials valid at high porosities: Two new coalescence criteria obtained by limit analysis are proposed and validated by comparison with numerical limit analysis simulations, in the case of penny-shaped cracks and ellipsoidal voids. (author)
[fr]
Le mode de rupture des alliages CFC est generalement de type ductile par des mecanismes de germination, croissance et coalescence de cavites internes micrometriques et peut etre modifie par l'irradiation. L'irradiation neutronique de ces alliages conduit a la creation de defauts cristallins qui induisent un durcissement, une perte de la capacite d'ecrouissage, une chute tres importante de la tenacite et un mode de deformation localise a l'echelle intragranulaire. La comprehension des mecanismes physiques elementaires de la rupture ductile est indispensable au developpement de modeles quantitatifs pour predire la tenacite des materiaux CFC irradies. Pour cela, trois differents points ont ete etudies dans cette these: (1) L'influence de la localisation de la deformation induite par l'irradiation sur la croissance et la coalescence de cavites: des experiences modeles in-situ MEB de croissance et coalescence de cavites micrometriques dans des materiaux irradies aux protons ont ete realisees. Les resultats montrent un effet limite de la localisation pour des cavites de la taille des grains et une diminution de l'influence de la localisation avec l'augmentation du niveau de deformation pour des cavites intragranulaires. Par consequent, les modeles homogeneises de materiaux poreux developpes pour les materiaux non irradies pourraientt etre utilises en premiere approximation pour modeliser la rupture ductile des materiaux irradies. (2) Le comportement sous chargement mecanique de nano-porosites d'irradiation et leur contribution eventuelle a la rupture: l'etude experimentale et numerique de la deformation de cavites dans un materiau nanoporeux a permis de mettre en evidence la tres forte heterogeneite de la deformation a cette echelle et l'absence d'effet de taille significatif sur la deformation des cavites de diametre superieur a 10 nm en traction simple. (3) Le developpement de modeles homogeneises de materiaux poreux valides aux fortes porosites: deux nouveaux criteres de coalescence obtenus par analyse limite sont proposes et valides par comparaison a des simulations d'analyses limites numeriques, dans le cas de cavites de type fissures et de cavites ellipsoidales. (auteur)Original Title
Rupture ductile des materiaux CFC irradies
Primary Subject
Source
8 Jan 2019; 227 p; 355 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; Mecanique des Materiaux
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
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Country of publication
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