Avancées récentes en matière de caractérisation microstructurale et de techniques d’essai in-situ pour l’étude du comportement des matériaux

International audienceThe deformation fields within grains in polycrystalline materials are generally highly heterogeneous and can be the precursors to the nucleation of micro-cracks or cavities. Such behavior is conditioned by microstructural features, such as grain structure, texture, morphology, and size. The understanding of the inter-relationship between the material’s microstructural characteristics and complex deformation and damage phenomena is crucial to the formulation of structural integrity assessments of engineering components, since they constitute the physical bases of the requiredconstitutive models of deformation and failure.In this work, an overview is provided of recent experimental techniques developed at ONERA and elsewhere to characterize the microstructure and to measure the deformation of metallic materials. Some of the most promising characterization, measurement and identification techniques and methods used to develop, calibrate and validate physicsinspired constitutive models will be discussed, and illustrative examples will be given.It will be shown that the individual use of traditional interferometric, characterization and testing techniques is being replaced by the combined use of state-of-the-art techniques based on image correlation (2D and 3D), in-situ and ex-situ scanning electronic microscopy (SEM), EBSD, amongst others. Discussions about future trends, including the great potential offered by the combination of in-situ techniques at various scales with real time computations, are presented.Les champs de déformation au sein des grains des matériaux polycristallins sont habituellement très hétérogènes et peuvent être le signe de la nucléation de microfissures ou de cavités. Un tel comportement dépend de caractéristiques microstructurales telles que la structure des grains, leur texture, leur morphologie et leur taille. La compréhension des liens entre les caractéristiques microstructurales du matériau et les mécanismes complexes de déformation et d’endommagement est cruciale dans la détermination de l’évaluation de l’intégrité structurale de pièces aéronautiques, dans la mesure où ces liens constituent les bases physiques des modèles de comportement requis pour décrire la déformation et la rupture du matériau.Dans ce travail, un aperçu de différentes techniques expérimentales développées récemment à l’ONERA et ailleurs pour caractériser la microstructure et mesurer la déformation de matériaux métalliques est exposé. Les techniques les plus prometteuses de mesure et de caractérisation microstructurale, et les méthodes utilisées pour développer, identifier et valider les modèles de comportement inspirés de la physique seront discutées et illustrées. Il sera montré que l’emploi séparé de techniques traditionnelles de type interférométrique, de caractérisation microstructurale et d’essai mécanique est en train d’être remplacé par l’utilisation combinée de techniques de pointe basées sur la corrélation d’images numériques (2D et 3D), la microscopie électronique à balayage (MEB) in-situ et ex-situ, et l’analyse EBSD, parmi d’autres. Les perspectives, notamment le potentiel offert par l’utilisation combinée de techniques in-situ à différentes échelles et le calcul en temps réel, seront également présentées