The aerospace industry is constantly striving to becoming more economical and environmentally friendly. One of many efforts to achieve this is the Lightcam project which in this case is evaluating the use of additive manufacturing in the form of electron beam melting in conjunction with the nickel-based superalloy, Alloy 718. This combination is not fully explored and examined. For this purpose, a demonstrator vane was produced and it was subsequently evaluated in this thesis. The evaluation was performed in as-built condition and was divided in non-destructive testing, evaluation of these methods and metallographic review to confirm the results, and potentially revealing more properties. The non-destructive testing was performed using conventional radiography and computed tomography. Both methods struggled to deliver complete and reliable results, for varying reasons. Radiography could deliver results of the whole vane, but these were impossible to evaluate due to the rough surface created by the electron beam melting process. The computed tomography on the other hand was not affected by the rough surface and produced usable, though not complete, results of the vane. The reason for the computed tomography’s inability to deliver complete results was the material, varying thickness and complex geometry of the vane. As a complement and to verify the results from the non-destructive testing, a metallographic examination was conducted. These tests were conducted with the aim of answering the following three questions:  What non-destructive testing methods are suitable to evaluate Alloy 718 components manufactured with electron beam melting? - Neither radiography nor computed tomography are suitable as a sole evaluation method, for various reasons. All surface dependent methods were deemed unsuitable without testing due to the rough surface. What types of defects and in what quantity can they be found in the produced vane? - Defects found are: Porosity and lack of fusion, both found as internal and partially external and in varying sizes. Where are the defects located? - Pores are mainly found in the center of sections modeled to a 3mm thickness. Lack of fusion was found between build layers in all thicknesses. Apart from these results, hardness was found to vary depending on build height, increasing from the bottom towards the top. Microstructure was also found to vary with the build height, but always consisting of either equiaxed or columnar grains. / Lightcam

Ces travaux de thèse concernent l’étude du comportement thermo-physique de mélanges de polymères biosourcés chargés de poudre d’Inconel 718 mis en forme par Moulage par Injection de poudre Métallique. Des matériaux et procédés innovants pouvant permettre une amélioration du procédé ont été étudiés. L’utilisation de polyéthylène glycol (PEG), choisi pour ses propriétés de solubilité dans l’eau, et de polymères biosourcés, pour diminuer l’impact environnemental, ont été choisi. Les nuances de polymères biosourcés ont été choisies adaptées aux conditions du procédé de moulage par injection, il s’agit d’acide polylactique et de polyhydroalcanoates. De même, l’utilisation du CO2 à l’état supercritique comme solvant, a pour objectif de diminuer le temps de déliantage ainsi que d’augmenter la qualité des composants réalisés. Les résultats obtenus ont montré une dégradation du PEG et de l’acide stéarique lors des cycles de mélangeage de de moulage par injection dans les conditions d’utilisation des polymères biosourcés. L’utilisation des mélanges chargés composés de polymères biosourcés ont permis d’améliorer l’homogénéité des composants injectés, mais ont engendré des défauts lors de l’étape de déliantage. Ces défauts ont pu être éliminés par l’utilisation de CO2 à l’état supercritique comme solvant du PEG. Ce dernier procédé a permis une diminution importante du temps de déliantage ainsi qu’une amélioration de la qualité des composants finaux. Les composants densifiés possèdent les propriétés mécaniques correspondantes à l’Inconel 718. / The works done during this PhD focuses on the study of the thermo-physical behavior of bio sourced polymer blends loaded with Inconel 718 powder (feedstock) to be shaped by the Metal Injection Molding process (MIM). First, a review of the researches related to the MIM process was conducted to identify innovative materials and processes that can improve the MIM process. Thus, the use of polyethylene glycol (PEG), selected for its properties of solubility in water, and bio sourced polymers, in order to reduce the environmental impact, were selected. The bio sourced polymers have been selected in accordance with the conditions of the injection molding process, and the choice was made to use polylactic acid (PLA) and polyhydroalkanoates (PHA and PHBV). Similarly, the supercritical CO2 as solvent was chosen to reduce the time of binder removal as well as increasing the quality of components produced. Thermo-physical, mechanical and rheological characterizations were made to determine the behavior of the different feedstock formulations. The results showed a degradation of the PEG and of the stearic acid under the conditions of use of the biopolymers, during the mixing and the injection stages. The use of feedstock made of bio sourced polymers have improved the homogeneity of the injected components, but they have generated defects during the debinding step. These defects have been eliminated by the use of CO2 in the supercritical state as solvent of the PEG. This method has significantly decrease the time of binder removal and improved the quality of the final components. Finally, densified components have the mechanical properties corresponding to Inconel 718.

L’Inconel 718 est utilisé dans les disques de turbine des moteurs d’avion, de par sa haute résistance à la corrosion, à l’oxydation, au fluage et sa haute résistance mécanique à très haute température. Le nombre total de cycles de ces composants mécaniques s’élève à 109~1010 durant sa vie. Ils subissent des chargements de grande amplitude à faible fréquence, comme les forces centrifuges ou les contraintes thermiques mais aussi des chargements de faibles amplitudes à très haute fréquence, du aux vibrations des pales. Dans ce travail, on se propose d’étudier la fatigue à très grand nombre de cycles (VHCF) de l’Inconel 718 en utilisant des machines de fatigue ultrasonique, fonctionnant à 20KHz. Le système d’acquisition utilise des cartes NI et le logiciel LabView pour superviser la fréquence, la température, les déplacements durant toute la durée des tests. Des capteurs laser Keyence utilisant deux sondes pour les faces supérieure et inférieure de l’éprouvette permettent de capturer la fréquence et les modes de vibration. La différence entre les valeurs moyennes mesurées permet d’accéder à l’allongement de l’éprouvette, dû à l’auto-échauffement.3 types de matériaux avec différents traitements thermiques, AR, DA et DAHQ de l’ONERA et SAFRAN sont comparés. La différence au niveau de la taille de grain, de la phase, des précipités, … est analysée par micrographie métallographique en utilisant un microscope optique (MO) et un microscope électronique à balayage (MEB). Le comportement en traction quasi-statique et sous chargement cyclique contrainte-déformation est aussi proposé. La transition entre durcissement et adoucissement cyclique apparait à l’issue du traitement thermique. Finalement, les surfaces de ruptures sont observées en utilisant des caméras optiques et un MEB afin d’identifier les mécanismes de ruptures de l’Inconel 718 dans le domaine de la fatigue à très grand nombre de cycles. / Inconel 718 is widely used in turbine disk of aeronautic engines, due to its high resistance to corrosion, oxidation, thermal creep deformation and high mechanical strength at elevated temperature. The total cycle of these mechanical components is up to 109~1010 during its whole lifetime. It endures high-amplitude low-frequency loading including centrifugal force or thermal stress, and also low-amplitude high-frequency loading came from vibration of blade.In this work, the very high cycle fatigue (VHCF) behaviour of Inconel 718 with self-heating phenomenon without any cooling is studied using ultrasonic fatigue system at 20KHz. Acquisition system is improved using NI capture card with LabView for monitoring the frequency, temperature, displacement and so on during all the tests. Keyence laser sensor with two probes at the top and bottom surfaces of the specimens is used to reveal the frequency and vibration mode. The difference of mean values between these two probes is the elongation of the specimen caused by self-heating phenomenon.Three sets of materials with different heat treatment, As-Received (AR), Directly Aged (DA) and Directly Aged High Quality (DAHQ) from ONERA and SAFRAN are compared. The difference of grain size, phase, precipitate particle, etc. is investigated by metallographic micrograph using optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM). Quasi-static uniaxial tensile property and cyclic stress-strain response is also proposed. The transition from cyclic hardening to cyclic softening appears after aged heat treatment. Finally, fracture surfaces are observed using optical camera and scanning electron microscope in order to identify the mechanism of fracture of Inconel 718 in the VHCF domain.

L'Inconel 718 est un superalliage base nickel très utilisé pour produire les disques de turboréacteurs. Typiquement, une gamme de forgeage à chaud se compose de plusieurs étapes de déformation et de recuit. La présence des particules de seconde phase (particules de phase delta dans l'Inconel 718) permet en principe de limiter la croissance de grains pendant les étapes de recuit grâce au phénomène d'ancrage de Zener. Néanmoins, l'hétérogénéité microstructurale (distribution des particules, écrouissage, composition chimique) peut favoriser une croissance anormale des grains pendant le recuit. Ce phénomène est connu industriellement sous la terminologie d'"éclatement de grains". Les objectifs de la thèse étaient d'identifier les mécanismes responsables de l'éclatement des grains qui peut survenir durant les étapes de recuit sur les pièces forgées en Inconel 718, de les modéliser, et de simuler numériquement le phénomène. Les mécanismes physiques à l'origine du phénomène sont d'abord étudiés expérimentalement grâce à la caractérisation (par MEB et EBSD) des pièces forgées. L'influence des particules de seconde phase et de l'énergie stockée (estimée par des mesures de désorientations intragranulaires) est notamment étudiée. A partir des observations réalisées, une explication est proposée : le phénomène apparaît lorsque les forces motrices pour la migration des joints de grains dépassent la force de freinage de Zener ; ceci peut se produire lorsque la microstructure contient de l'énergie stockée, distribuée de manière hétérogène. Des essais de torsion à chaud sont mis en place pour reproduire, en laboratoire, le même phénomène, étudier la sensibilité aux paramètres thermomécaniques, et tester les hypothèses émises concernant les mécanismes. Les mécanismes ainsi identifiés comme responsables de l'éclatement de grains sont enfin simulés au moyen d'un modèle numérique en 2D. Le modèle numérique en champ complet est basé sur la méthode des éléments finis, et utilise le formalisme level-set pour décrire les joints de grains. La simulation de l'évolution microstructurale prend en compte à la fois les forces motrices des joints de grains liées à la capillarité et à l'énergie stockée, et l'interaction des joints de grains avec les particules de seconde phase. Ainsi, l'effet de la distribution de l'énergie stockée (estimée à partir de données expérimentales) a pu être étudié numériquement dans des microstructures avec particules. / Inconel 718 is a nickel base superalloy commonly used to manufacture the rotating disks of turbojet engines. Such disks are generally produced by hot forging, which involves a sequence of different deformation and annealing steps. The presence of second phase particles (delta phase in Inconel 718) is commonly exploited to limit grain growth during annealing via the Zener pinning phenomenon. Nonetheless, microstructure heterogeneity (with regards to second phase particles, hardening, texture and chemical composition) can lead to inhomogeneous grain growth during annealing. The objectives of this PhD work were to understand, model and simulate numerically the phenomenon of inhomogeneous grain growth that can occur in Inconel 718 turbine disks during the annealing steps of hot forging sequences. The physical mechanisms which may explain the occurrence of the phenomenon are investigated experimentally by performing SEM and EBSD analyses of Inconel 718 industrial pieces. The focus is placed on the influence of second phase particles and strain energy (estimated from intragranular misorientations) on the occurrence of the phenomenon. From those observations, it is inferred that the phenomenon occurs when the grain boundary driving forces overcome the Zener pinning forces; this is achieved when stored energy is present and heterogeneously distributed. Moreover, hot torsion tests are carried out to reproduce the phenomenon in laboratory, to evaluate its sensibility to thermomechanical parameters and to test the previously postulated mechanism. The validity of this mechanism is finally demonstrated by modelling numerically the phenomenon in 2D. The full field numerical model is based on a level set description of the grain boundaries in a finite element context. Microstructure evolution is simulated explicitly taking into account Zener pinning, capillarity and stored energy driven grain growth in a single framework. The effect of strain stored energy distributions (estimated from experimental data) in pinned microstructures is investigated focusing on the conditions leading to inhomogeneous grain growth.

The purpose of this report is to evaluate the hardness and microstructure in bent and welded samples of Alloy 718. The results will be used by GKN aerospace to evaluate the simulated values of the production process of vines in a jet engine. In total, eleven samples from three different production chains are evaluated. All samples are bent and go through different stages within the production including bending, solution treatment and welding. The samples are cut and mounted in bakelite then polished and etched in order for the microstructure to be seen and evaluated. Hardness tests were made on the mounts to evaluate how bending, solution treatment and welding affects the hardness. The bent samples without the solution treatment became harder depending on the amount of cold deformation. The amount of cold deformation controls how fast the material recrystallizes during subsequent solution treatment. During the solution treatment, the δ-phase (Ni3Nb) is precipitated in the grain boundaries which prevents a coarser grain size and therefore promotes a smaller grain size.  The laser weld creates a small HAZ (heat affected zone) that becomes softer because the heat dissolves the δ-phase which therefore triggers the grains to grow. The weld consists of eutectic γ-dendrites with interdendritic pools of alloying elements. After the solution treatment, many needle shaped δ-phases arise from the pools and HAZ. The hardness measurements were tested on a manual machine which makes potential human error important to consider when the measurements are evaluated. When the grain size measurements are done on the solution treated samples, the grain boundaries can be difficult to determine because the δ-phases and twins create wide and incorrect boundaries. The results will be used by GKN Aerospace in order to verify their simulations. The heterogenic material after solution treatment will probably be studied further. / Syftet med projektet är att undersöka hårdhet och mikrostruktur i bockade och svetsade prover tillverkade av Alloy 718. Totalt undersöks elva stycken prover som är tillverkade på olika sätt enligt tre tillverkningskedjor. Alla provbitar är bockade och har sedan genomgått olika många steg i tillverkningen som består utav bockning, upplösningsbehandling och svets. Genom att kapa upp provbitarna i mindre bitar, baka in de i bakelit och etsa de studerades mikrostrukturen och hur den påverkas av bockning, upplösningsbehandling och svets. Vidare gjordes hårdhetsmätningar över olika delar av proven för att undersöka hur mycket hårdare materialet blir vid kalldeformation och hur upplösningsbehandling och svets påverkar hårdheten i Alloy 718. Endast bockade prov blir hårdare beroende på hur mycket kalldeformation provbiten har utsatts för. Hur mycket provet har deformerats styr hur snabbt rekristallisationen sker vid en efterföljande upplösningsbehandling. Under upplösningsbehandlingen utskiljs även δ-fas (Ni3Nb) i korngränser vilket främjar en mindre kornstorlek. Lasersvetsen ger ett litet värmepåverkat område men värmen från svetsen bidrar till att δ-fasen löses upp och större korn bildas. Svetsen består av långa eutektiska γ-dendriter med interdendritiska poler av mycket legeringsämnen. Vid upplösningsbehandling efter utförd svets bildas det δ-fas i de värmepåverkade och i svetsen. Hårdhetsmätningarna har utförts på en manuell hårdhetsmaskin vilket innebär att felmarginalen blir större då den mänskliga felfaktorn spelar en stor roll. Vid beräkning av kornstorlek har det varit svårt att utskilja vad som är en korngräns i upplösningsbehandlade prov då mängden δ-fas efter upplösningsbehandling ger tjocka korngränser.  Resultaten kommer användas av GKN Aerospace för att verifiera sina simulationer. Det heterogena materialet efter upplösningsbehandlingen kommer troligtvis studeras vidare.

L’Inconel 718 est un superalliage base nickel largement utilisé par les motoristes tels Safran Aircraft Engines pour l’élaboration des disques de turbine. Après forgeage des disques, un traitement de vieillissement appelé « Direct Aged » est appliqué. En service, le régime de croisière représente un temps de maintien sous chargement constant pour les disques. Bien que pas complètement compris, il est largement admis qu’un temps de maintien dans un cycle de fatigue a un effet néfaste sur le comportement en fissuration de l’Inconel 718 ainsi que d’autres superalliages. Cette étude porte donc sur la fissuration en fatigue-fluage dans l’Inconel 718 DA à 550°C et 650°C. Des essais sont menés pour des temps de maintien allant jusqu’à 1h. Des développements de la méthode de suivi de fissure par mesure de potentiel (DCPD) ont permis d’identifier la décharge-recharge (contribution de fatigue) d’un cycle de fatigue-fluage comme la partie la plus néfaste du cycle. L’application d’un temps de maintien amplifie cette contribution. Le temps de maintien induit également des fronts de fissure extrêmement courbes et tortueux, contrairement à de la fatigue pure. Une stratégie numérique a été développée, couplant la simulation 3D de la propagation et la méthode dite DCPD, permettant de réaliser des « essais numériques ». La propagation de fronts courbes et tortueux est simulée. Il a été démontré que le comportement en propagation est directement lié à la forme du front de fissure et son évolution. Des essais complexes ont été menés, sous vide, ou impliquant des surcharges. Lorsque l’effet du temps de maintien est annihilé, les morphologies complexes des fronts disparaissent. Elles sont alors associées à une inhibition locale de l’effet endommageant de l’environnement due à la plasticité et aux vitesses de déformation locales. Tous les essais présentés sont analysés en considérant l’effet de la vitesse de déformation locale qui influe largement le comportement en fissuration de l’Inconel 718. / Inconel 718 is a nickel-based superalloy widely used by aeroengines manufacturers like Safran Aircraft Engine to manufacture turbine disks. After forging, disks are given an ageing treatment called “Direct Aged”. In service, during cruise, these critical components handle hold-time periods at constant loading. It is well known, although not fully understood, that hold-time increases crack growth rates (CGR) in Inconel 718 as well as others superalloys. Therefore, this study focuses on crack propagation under hold-time conditions in DA Inconel 718, at 550°C and 650°C. Experiments were carried out for different hold-times, up to 1h. Developments on the crack monitoring technique (DCPD) led to the conclusion that the most damaging part of the cycle is load-reversal (fatigue contribution). This contribution is enhanced by the hold-time period. Holdtime leads to dramatically curved and tortuous crack front, contrary to pure fatigue cycles. A numerical framework was developed, combining crack growth and DCPD simulations, so that “numerical tests” can be carried out. Using this method, crack growth simulations were performed from curved and tortuous, experimentally reproduced, crack front. It was concluded that increased crack CGR under hold-time conditions are closely related to the crack front morphology and its evolution during propagation. More complex tests, with overloads or under vacuum, were carried out. When the hold-time effect is inhibited, complex morphologies vanish. Such morphologies were associated to local inhibition of the environmental damaging effect due to local high plastic strain and strain rates. The large variety of experiments, presented in this study, was then successfully analyzed considering the effect of local strain rates which greatly influence the crack growth behavior of Inconel 718.

Ce travail est une contribution à une étude de recherche et développent, proposée par Hydro Aluminium, dans le domaine des mécanismes d'endommagement de filières d'extrusion et. L'originalité du travail de thèse est basée sur le développement d'un alliage Inconel 718 optimisé pour l'application spécifique de filière d’extrusion, ce qui représente un saut technologique dans l'emploi de ce superalliage dans le domaine des outils. L'impact des paramètres du procédé d'extrusion, appelés paramètres extrinsèques, - tels que la vitesse d'extrusion, la longueur de billette, le chargement thermo-mécanique - sur le comportement mécanique du matériau a été analysé. Les cycles traction-compression sont simulés à l'aide d’essais isothermes de fatigue oligocyclique (LCF) qui donnent des informations sur les différents mécanismes d'endommagement survenant dans la filière. Du point de vue scientifique, la sollicitation de fatigue oligocyclique isotherme (LCF) est considérée comme la plus représentative des conditions thermomécaniques agissant sur l'outil. Les résultats montrent que la vitesse de déformation et de temps de maintien ont un impact significatif sur la durés de vie en fatigue. Le développent du matériau, enfin, a été atteint en modifiant les paramètres intrinsèques au matériau - tels que la taille des grains et la morphologie des précipités intermétalliques. Des traitements thermiques alternatifs, permettant d'adapter le matériau aux conditions spécifiques imposées par le procédé d'extrusion, ont été formulés. Des essais de fatigue LCF supplémentaires, ont permit de comparer la réponse cyclique de ces nouvelles nuances à celle du traitement original. Un de ces traitement, élaboré au travers d’une approche pluridisciplinaire incluant les aspects métallurgie, chimie et mécanique, a été retenu comme la nouvelle procédure standard pour le traitement des matrices d'extrusion en Inconel 718. / This present work is a contribution to an extensive development study, promoted by Hydro Aluminium, in the field of the damage mechanisms of extrusion dies. The originality of the present work is based on the development of an optimized Inconel 718 alloy as bulk material for extrusion die., which corresponds to a new application of this alloy in the field of tools: The investigation of the impact of the so called “Material Extrinsic Parameters”, such as extrusion speed, billet length and thermo-mechanical loading on the mechanical behaviour of the material is proposed. The cyclic tensile and compressive stresses, acting on the die, are simulated by isothermal Low Cycle Fatigue (LCF) tests. Results show that strain rate and holding time have a significant impact on fatigue life. These considerations represent the “Input Data” for the design of an optimized Inconel 718 in order to adapt the material to the specific conditions imposed by the extrusion process. This objective is achieved by modifying the “Material Intrinsic Parameters” such as grain size or precipitates morphology through the formulation of alternative thermal treatments. Additional LCF tests, are carried out to compare the cyclic response of the alternative Inconel 718 grades. One of this treatment, elaborated by a multidisciplinary approach including metallurgical, chemical and mechanical experiments that has been implemented in the industrial production practice as the new standard procedure for the thermal treatment of the Inconel 718 extrusion dies.

L'Inconel 718 est un superalliage base-nickel très utilisé pour la fabrication de pièces aéronautiques soumises à de fortes contraintes et de hautes températures. La maîtrise de la microstructure finale issue de la mise en forme à chaud est un des éléments clés pour le contrôle des propriétés mécaniques et pour répondre aux exigences strictes du secteur. Dans cette étude, l'évolution de la microstructure de l'Inconel 718 est étudiée au moyen d'essais de torsion suivis d'une trempe à l'eau (pour examiner les évolutions dynamiques) ou d'un maintien à la température de déformation puis d'une trempe à l'eau (pour examiner les évolutions post-dynamiques). Ces essais sont réalisés dans les domaines de température δ-supersolvus et δ-subsolvus et pour des vitesses de déformation de 10-2 à 0.1 s-1. Des analyses microstructurales par microscopie électronique à balayage et cartographie des orientations cristallographiques par EBSD sont réalisées pour suivre l'évolution de la fraction recristallisée, de la taille de grains recristallisés ainsi que de l'état de précipitation lors de la déformation et des maintiens pré- et post-déformation. Sur base de ces observations expérimentales, les principaux mécanismes métallurgiques actifs sont identifiés, puis modélisés : écrouissage, germination de nouveaux grains, migration de joints de grains, et interaction avec les particules de seconde-phases. Un modèle d'évolution microstructurale en champ moyen a été enrichi pour prendre en compte l'ensemble de ces mécanismes élémentaires et leur dépendance aux conditions thermomécaniques. Ce modèle permet de décrire, pour les domaines δ-subsolvus et δ-supersolvus, les cinétiques de recristallisation dynamique et post-dynamique de l'Inconel 718, les cinétiques de précipitation et dissolution de la phase δ, ainsi que l'évolution de la taille de grains. Il prédit également les courbes contrainte-déformation dans le domaine de température δ-supersolvus. / Inconel 718 is nickel-based Superalloy widely used in the aeronautic industry to manufacture aircraft parts subjected to extreme in-service conditions of high stresses at elevated temperatures. Controlling the microstructure after hot forming is a key element to control the mechanical properties of the final products and meet the tight specifications imposed by the aeronautic industry.In this work, the microstructure evolution of Inconel 718 was investigated via isothermal and iso-strain rate torsion tests followed by water quenching (to investigate dynamic evolution) or by annealing at deformation temperature then water quenching (to investigate post-dynamic evolution). These tests were conducted in both δ-Supersolvus and δ-Subsolvus temperature domains and for strain rates of 0.01 to 0.1 s-1.Scanning electron microscopy (SEM) and Electron Back Scattered Diffraction (EBSD) were used to characterize the microstructure and follow the evolution of the recrystallized fraction, the recrystallized grain size and the δ-phase precipitation after deformation and during pre-deformation and post-deformation annealing. Based on these experimental observations, the main metallurgical mechanisms have been identified and modelled: hardening, nucleation of new grains, grain boundaries migration and the δ-phase- recrystallization interaction.A two-site mean field approach having a low computational cost was chosen to model the microstructural evolution at different thermomechanical conditions. This model describes the main mechanisms taking place during hot forming of Inconel 718 in both δ-Supersolvus and δ-Subsolvus domains and predicts the recrystallization kinetics in both dynamic and post-dynamic regimes , the δ-phase precipitation and dissolution kinetics and the grain size evolution. The model predicts also the strain-stress curves at high temperatures in the absence of δ-phase particles.

L'alliage 718 est le superalliage le plus utilisé industriellement du fait de ses excellentes propriétés mécaniques, ainsi que de sa tenue à l'oxydation et à la corrosion dans une large gamme de températures et de modes de sollicitation. Néanmoins, cet alliage présente une sensibilité vis-àvis des phénomènes de corrosion sous contrainte et fissuration assistée par l'oxydation sous contrainte dans les gammes de température de service. Les mécanismes à l'origine de ce phénomène restent encore mal compris, cependant un lien entre le changement de mode de rupture et les domaines d'apparition d'instabilités de l'écoulement plastique est clairement établi. Au cours de cette étude nous avons étudié ce phénomène d'instabilités, effet Portevin Le Chatelier, de l'alliage 718 au cours d'essais de traction menés dans une large gamme de températures et de vitesses de déformation. Différents domaines d'instabilités ont pu être mis en évidence, dont les caractéristiques suggèrent l'interaction des dislocations avec des solutés de différentes natures : interstitiels aux plus basses températures, et substitutionnels pour les températures les plus élevées. Des essais de spectroscopie mécanique sur l'alliage 718 et des alliages de compositions voisines montrent un effet de la mobilité des atomes de molybdène au sein du matériau dans cette gamme de températures. Des essais dédiés à l'étude des phénomènes d'interaction entre plasticité et oxydation ont aussi été réalisés. Les résultats mettent en évidence un fort effet de vitesse sur les propriétés mécaniques de l'alliage 718 en atmosphère inerte et sur les caractéristiques de l'endommagement intergranulaire assisté par l'oxydation lors d'essais sous air laboratoire. La discussion engendrée par l'ensemble des résultats présentés permet d'émettre certaines hypothèses sur les couplages entre mécanismes de déformation et endommagement par l'oxydation à l'origine des phénomènes de fissuration observés. / Alloy 718 is the superalloy the most widely used in industry due to its excellent mechanical properties, as well as oxidation and corrosion resistance in wide range of temperatures and solicitation modes. Nevertheless, it is a well-known fact that this alloy is sensitive to stress corrosion cracking and oxidation assisted cracking under loading in the range of temperatures met in service. Mechanisms explaining this phenomenon are not well understood: nevertheless, it is well established that a relation exists between a change in fracture mode and the apparition of plastic instabilities phenomenon. During this study, the instability phenomenon, Portevin-Le Chatelier effect, in alloy 718 was studied by tensile tests in wide ranges of temperatures and strain rates. Different domains of plastic instabilities have been evidenced. Their characteristics suggest the existence of interactions between dislocations and different types of solute elements: interstitials for lower temperatures and substitutionals for higher testing temperatures. Mechanical spectroscopy tests have been performed on alloy 718 and various alloys which composition is comparable to that of alloy 718. These tests prove the mobility of molybdenum atoms in the alloy in the studied temperature range. Specific tests have been performed to study interaction phenomenon between plasticity and oxidation. These results highlight the strong effect of plastic strain rate on both mechanical behavior and intergranular cracking in alloy 718. The subsequent discussion leads to propose hypothesis on coupling effects between deformation mechanisms and oxidation assisted embrittlement in the observed cracking processes.

Analyse des interactions entre les processus d'oxydation et les mécanismes de déformation conduisant à un mode de propagation des fissures soit transgranulaire ductile, soit intergranulaire fragile, le dernier mode étant associé à une propagation beaucoup plus rapide des fissures. Proposition de différents modèles phénoménologiques permettant de relier le mode d'oxydation au mode de déformation, ainsi que le mode d'oxydation au mode de propagation des fissures.