Interactions hydrogène-microstructure des alliages 625 et 718 fabriqués par fabrication additive.
D. Cozlin1, F. Medina2, K. Watanabe2, A. Oudriss1, X. Feaugas1, J. Bouhattate1
(1) Université La Rochelle, LaSIE UMR CNRS 7356, Avenue Michel Crépeau, 17042 La Rochelle, France
(2) The University of Texas El Paso, W.M. Keck Center for 3D Innovation, El Paso, TX 79968, USA
Du fait de sa petite taille et sa grande mobilité, l’atome d’hydrogène est très préjudiciable à la durabilité des matériaux métalliques. La fragilisation par l’hydrogène (FPH) est un mécanisme d’endommagement par lequel le matériau, exposé à un environnement concentré en hydrogène, voit sa ductilité diminuée, le rendant plus fragile [1]. La microstructure du matériau joue un rôle crucial dans le processus de fragilisation par l’hydrogène. Dans le cadre de ce travail, nous nous concentrons sur les effets des différents types de joints de grains et leurs distributions spatiales, ainsi que leurs connectivités afin d’améliorer notre compréhension de l’impact de l’hydrogène sur la rupture intergranulaire [2, 3].
Dans ce contexte, il est essential de rassembler des informations sur le comportement des joints de grains vis-à-vis de la mobilité de l’hydrogène. Les données expérimentales récoltées sont ensuite utilisées dans un modèle numérique de type éléments finis afin de simuler les différentes distributions et connectivités de chaque type de joint de grains. Les simulations numériques nous donneront ainsi accès à une microstructure moins sensible à la fragilisation par l’hydrogène basée sur l’impact du réseau de joints de grains sur la mobilité de l’hydrogène [4].
Pour obtenir une telle microstructure, les nouveaux processus de fabrication apparaissent comme les plus adaptés. En effet, la fabrication additive (FA) permet le contrôle des paramètres de fabrication afin d’obtenir des architectures originales [5, 6]. Sur ce thème, ce travail se focalise sur deux alliages base nickel, l’Inconel 625 et l’inconel 718 dont nous étudierons l’impact du réseau de joints de grains sur la mobilité de l’hydrogène et la fragilisation par l’hydrogène.
[1] S. K. Dwivedi et M. Vishwakarma, « Hydrogen embrittlement in different materials: A review », International Journal of Hydrogen Energy, vol. 43, no 46, p. 21603‑21616, nov. 2018, doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.09.201.
[2] B. Osman Hoch, A. Metsue, J. Bouhattate, et X. Feaugas, « Effects of grain-boundary networks on the macroscopic diffusivity of hydrogen in polycrystalline materials », Computational Materials Science, vol. 97, p. 276‑284, févr. 2015, doi: 10.1016/j.commatsci.2014.10.048.
[3] A. Oudriss et al., « Grain size and grain-boundary effects on diffusion and trapping of hydrogen in pure nickel », Acta Materialia, vol. 60, no 19, p. 6814‑6828, nov. 2012, doi: 10.1016/j.actamat.2012.09.004.
[4] J. Sayet, B. O. Hoch, A. Oudriss, J. Bouhattate, et X. Feaugas, « Multi-scale approach to hydrogen diffusion in FCC polycrystalline structure with binary classification of grain boundaries in continuum model », Materials Today Communications, vol. 34, p. 105021, mars 2023, doi: 10.1016/j.mtcomm.2022.105021.
[5] C. Körner, « Additive manufacturing of metallic components by selective electron beam melting — a review », International Materials Reviews, vol. 61, no 5, Art. no 5, juill. 2016, doi: 10.1080/09506608.2016.1176289.
[6] C. Körner, H. Helmer, A. Bauereiß, et R. F. Singer, « Tailoring the grain structure of IN718 during selective electron beam melting », MATEC Web of Conferences, vol. 14, p. 08001, 2014, doi: 10.1051/matecconf/20141408001.
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