Caractérisation et modélisation des phénomènes de vieillissement dans les alliages de zirconium

International audienceDe nombreuses manifestations mécaniques de phénomènes de vieillissement (interactions dislocations-atomes de soluté) dans le domaine de températures 20°C-600°C ont été observées dans les alliages de zirconium [1]. L'influence systématique des éléments d'addition (oxygène, niobium) et la caractérisation précise du domaine de vieillissement restent toutefois mal connues. Dans cette étude, de nouveaux alliages de zirconium ont été spécialement élaborés à partir d'une barre de zirconium 2.2% hafnium à faible teneur en oxygène (80 ppm), puis caractérisés par différents essais mécaniques. Les phénomènes de vieillissement dynamique observés sont associés à des valeurs faiblement positives de sensibilité de la contrainte à la vitesse de déformation. Ces phénomènes ont ensuite été modélisés pour l'alliage de référence nommé Zr702 (sens travers) à forte teneur en oxygène (1300 ppm): creux de sensibilité de la contrainte à la vitesse de déformation autour de 300°C, arrêt de fluage et de relaxation à 200°C et 300°C et hétérogénéités de déformation plastique en traction le long du fût de l'éprouvette. Le modèle de comportement utilisé en éléments finis est fondé sur le modèle phénoménologique de vieillissement dynamique proposé par MacCormick [2], [3], validé sur des alliages d'aluminium et des aciers [4], [5], [6] et appliqué ici à l'alliage Zr702 dans le domaine de températures 20°C-400°C [7]