Titre : Effet du grenaillage sur la diffusion et le piégeage de l'hydrogène dans l'Inconel 718 élaboré par fabrication additive
Afin de réduire les émissions polluantes du secteur aéronautique, l’hydrogène est envisagé comme un combustible de substitution au kérosène. Par ailleurs, les procédés de fabrication additive permettent l’obtention de pièces à géométrie complexe, potentiellement plus légères, mais entrainent également des changements dans la microstructure des matériaux, par rapport aux procédés conventionnels. Des traitements de surface tels que le grenaillage peuvent être utilisés sur les matériaux issus de fabrication additive pour améliorer leurs performances en fatigue, mais entrainent aussi une modification de la microstructure en surface. Dès lors, il est essentiel de comprendre le rôle des microstructures particulières issues de ces procédés d’élaboration dans les interactions hydrogène-matériau, et in fine dans le comportement mécanique des pièces exposées à l’hydrogène. En effet, les joints de grain, les dislocations et les interfaces matrice-précipités peuvent agir de manière antagoniste, soit en facilitant la diffusion, soit en faisant office de pièges limitant la diffusion de l’hydrogène dans le matériau [1], [2].
Des échantillons élaborés en Inconel 718 issu de fabrication additive ont été grenaillés selon différentes conditions, puis chargés en hydrogène par voie gaz avant d’être rompus lors de tests de traction. Ils ont ensuite été analysés à l’aide de diverses techniques : spectrométrie de thermodésorption (TDS), microscopie électronique à balayage, diffraction des rayons X. Des simulations de diffusion-piégeage par différences finies ont également été utilisées pour mieux exploiter les résultats expérimentaux.
Dans cette présentation, nous mettrons en évidence les effets du grenaillage sur les thermogrammes obtenus par TDS. Les résultats des analyses microstructurales seront utilisés pour identifier les effets du grenaillage en termes de densités de défauts. Nous montrerons ensuite à l’aide de simulations comment des variations locales des propriétés du matériau (constantes de piégeage, de dépiégeage, de diffusion) sont susceptibles d’affecter ces thermogrammes. Enfin, nous mettrons en perspective ces variations de propriétés thermocinétiques avec les modifications microstructurales induites par le grenaillage.
Référence :
[1] A. Oudriss et al., “Grain size and grain-boundary effects on diffusion and trapping of hydrogen in pure nickel,” Acta Mater., vol. 60, no. 19, Art. no. 19, Nov. 2012, doi: 10.1016/j.actamat.2012.09.004.
[2] M. Moshtaghi, M. Safyari, and G. Mori, “Combined thermal desorption spectroscopy, hydrogen visualization, HRTEM and EBSD investigation of a Ni–Fe–Cr alloy: The role of hydrogen trapping behavior in hydrogen-assisted fracture,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 848, p. 143428, Jul. 2022, doi: 10.1016/j.msea.2022.143428.
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