La prédiction des microstructures représente un enjeu majeur pour l'étude des processus de vieillissement des alliages métalliques, en particulier sous irradiation. Les résultats des calculs ab initio de structure électronique peuvent être utilisés pour paramétrer les méthodes cinétiques de Monte Carlo Atomique et permettent ainsi de simuler quantitativement la diffusion des atomes et l'évolution de la microstructure qui en résulte. Cette méthode est cependant limitée par le temps de calcul qu'elle exige. Les simulations mésoscopiques évitent cet écueil, mais souffrent généralement de ne pouvoir être paramétrées sur les résultats obtenus aux échelles inférieures, limitant ainsi leur pouvoir de prédiction. Dans ce travail, une méthode de simulation appelée Monte Carlo cellulaire cinétique a été développée pour relier les échelles atomiques et mésoscopiques tout en conservant la nature discrète des atomes. Une procédure de paramétrisation basée sur les simulations Monte Carlo à l'échelle atomique a été établie. Elle permet de reproduire quantitativement les propriétés macroscopiques d'équilibre des alliages indépendamment de la taille des cellules utilisées. Une application à l'alliage fer-cuivre est présentée. Afin de décrire les propriétés cinétiques à ces échelles, un outil générique de calcul de la matrice d'Onsager dans les alliages a été mis en place. Il est fondé sur la theorie du Champ Moyen Auto-Cohérent. Les résultats obtenus sur des cinétiques de diffusion et de précipitation dans un alliage modèle sont présentés et validés par une comparaison systématique avec des simulations Monte Carlo à l'échelle atomique.

Le couplage entre transformation de phase et comportement mécanique d'un alliage Zr-1 %NbO a été étudié à l'aide d'un dispositif expérimental original utilisé précédemment lors de l'étude consacrée à l'alliage Zy-4. Cette étude avait été menée par Stéphane Frechinet. L'alliage Zr-1 %NbO présente une transformation de phase α (hc) ↔ β (cc) typiquement entre 750 et 1000 °C. Les températures de transformation ont été mesurées in situ par la technique de résistivité et de dilatométrie.<br />Le comportement en fluage isotherme des gaines a été étudié, tout d'abord au chauffage, en phase α entre 650 et 760 °C, en phase β entre 960 et 1100 °C, ainsi que dans le domaine biphasé (α + β) entre 800 et 900 °C. Les résultats obtenus sont rassemblés sous la forme d'une carte de déformation du type Ashby qui présente les variations de la vitesse de déformation avec la contrainte appliquée et la température. On confirme ainsi que la phase β flue beaucoup plus vite que la phase α. L'effet de la microstructure après passage complet ou partiel par la phase β, sur le comportement en fluage isotherme du matériau en phase α, et au refroidissement en biphasé (α + β) ensuite a été étudié. Le comportement en conditions anisothermes a enfin été étudié au chauffage et au refroidissement à 10 et 200 °C/min. Dans les deux cas, nous avons montré qu'il n'y a pas de plasticité de transformation pour le domaine des contraintes explorées (≤ 5 MPa). Un modèle éléments finis utilisant les polyèdres de Voronoï et un maillage aux joints de grains a été élaboré pour décrire le comportement du matériau dans le domaine biphasé (α + β) au chauffage et au refroidissement. Le modèle est en bon accord avec l'expérience au refroidissement et sous-estime les déformations de fluage au chauffage. Cette différence est vraisemblablement liée au fait que, dans le modèle, le glissement aux interfaces n'est pas pris en compte

Cette thèse porte sur l'inter relation entre la superstructure moléculaire, les propriétés et la dégradabilité du poly butène isotactique. L'évolution la plus importante est une transformation de phase particulière de la forme cristalline II à la forme cristalline I après cristallisation du polymère à partir de l'état fondu. Cette transformation a été caractérisée par calorimétrie, par diffraction des rayons X aux grands angles et par l'analyse des propriétés mécaniques en fonction des conditions de thermique de recuit. L'effet de la mise en forme sur la superstructure résultante a été mis en évidence sur des échantillons obtenus par injection ou par extrusion en utilisation les propriétés mécaniques en traction. Du fait de la très grande sensibilité du PB-1 vis-à-vis de la photodégradation des effets significatifs sur les propriétés thermiques et sur la transformation de phase ont été observés. Une caractérisation multi-échelle en photodégradation a été réalisée à partir d'analyses calorimétriques, d'analyse en spectroscopie infrarouge, de la diffraction des rayons X et des propriétés mécaniques en traction et ceci tant en photovieillissement en conditions accélérées qu'en conditions d'exposition naturelle.

Des matériaux composites à matrice Al renforcée par des particules d'alliage ω-Al7Cu2Fe ont été synthétisés par frittage flash à partir de poudre icosaédrique i-Al-Cu-Fe et de poudre d'aluminium. La transformation de phase de i-Al-Cu-Fe en ω-Al-Cu-Fe est étudiée à partir d'analyses d'échantillons modèles à interface plane. Les résultats montrent que la transformation de phase s'accompagne de la formation d'une phase liquide et de l'apparition de composés AlCu et Al2Cu. Elle met en jeu la diffusion des trois éléments cuivre, aluminium et fer. Parallèlement, la matrice Al s'enrichit en cuivre. La microstructure complexe finale dépend de la porosité initiale. Les composites Al/ω-Al-Cu-Fe ont été déformés par compression à vitesse imposée, entre 273 et 823 K. L'évolution de la contrainte d'écoulement avec la température met en évidence deux régimes de déformation plastique. L'analyse microstructurale, par microscopie électronique en transmission, révèle la présence de précipités ϴ'-Al2Cu dans la matrice Al. L'évolution de cette microstructure avec la température est discutée conjointement à l'évolution de la contrainte d'écoulement. La déformation plastique du composite se situant essentiellement dans la matrice, une caractérisation locale des propriétés mécaniques de cette matrice a été réalisée par nano-indentation. Les courbes force-déplacement montrent des instabilités de déformation plastique. Les analyses chimiques locales mettent en évidence la corrélation entre hétérogénéités chimiques et instabilités mécaniques. Ces résultats sont analysés dans le cadre d'interactions entre dislocations et solutés mobiles. / Al/ω-Al7Cu2Fe composites were synthesized by spark plasma sintering from initial icosahedral Al-Cu-Fe and Al powders. The i- to ω-Al-Cu-Fe phase transformation is studied from model samples with planar Al/i-Al-Cu-Fe initial interface. The phase transformation occurs in solid and liquid states and reveals the presence of AlCu and Al2Cu intermediate phases. The phase transformation involves Cu, Fe and Al diffusion and the Al matrix is enriched in Cu. The initial porosities play a key role in the final complex microstructure.Compression tests were performed on Al/ω-Al7Cu2Fe composites at constant strain-rate in the temperature range 293-823 K. The evolution of the flow stress with temperature reveals two deformation regimes. The observations performed by transmission electron microscopy show that ϴ’-Al2Cu precipitation occurs in the Al matrix during the synthesis. The evolution of the matrix microstructure with temperature is analysed and discussed together with the evolution of the flow stress. As the plastic deformation takes place in the ductile Al matrix, local mechanical caracterisation is performed in the matrix using nano-indentation tests. The load-displacement curves show serrated behavior. Local chemical analyses demonstrate correlation between chemical heterogeneities and mechanical instabilities. These results are analysed in the frame of interactions between dislocations and mobile solutes.

Les mémoires à changement de phase sont l'un des candidats les plus prometteurs pour la prochaine génération de mémoires non-volatiles. Un intense effort de recherche est requis pour optimiser les matériaux à changement de phase (PC) utilisés dans ces mémoires. En particulier, il a été démontré que le dopage améliore les propriétés de rétention des dispositifs. Par ailleurs, l'étude des effets de réduction de taille et des effets des matériaux d'interface sur les propriétés des matériaux à changement de phase est encore un sujet de recherche ouvert. Dans ce contexte, la première partie de la thèse est dédiée à l'investigation de la structure locale de GeTe amorphe dopé avec C ou N. L'effet du dopage sur la structure a été observé expérimentalement via l'apparition d'un nouveau pic dans la fonction de distribution de paires de GeTe dopé, ce qui montre la formation d'une nouvelle liaison interatomique absente dans le matériau non dopé. La présence de nouvelles configurations incluant le carbone et l'azote a été confirmée par des simulations ab initio. L'objet de la deuxième partie de la thèse est l'influence de la réduction de taille sur la cristallisation de Ge2Sb2Te5 (GST). Des agrégats nanométriques de GST ont été fabriqués par pulvérisation puis déposés et étudiés par diffraction des rayons X en utilisant le rayonnement synchrotron. Dans l'état cristallisé une très forte déformation positive des agrégats est observée et attribuée à la matrice d'Al2O3 qui entoure les agrégats. La température de cristallisation des agrégats est de 25°C plus élevée que celle d'un film de GST de 10 nm déposé dans les mêmes conditions. Ce résultat est encourageant pour les futurs développements des mémoires à changement de phase car il montre que l'effet de réduction de taille sur la température de cristallisation peut-être faible. La troisième et dernière partie de la thèse est dédiée à l'investigation des effets des matériaux d'interface sur la température de cristallisation de films minces de GeTe et GST par des mesures de réflectivité et de diffraction des rayons X. Pour les deux matériaux, la température de cristallisation de films de 100 nm est plus grande pour une interface avec du Ta que pour une interface avec du TiN ou du SiO2. Une différence aussi marquée n'était jamais montré auparavant. Les résultats suggèrent que l'interface SiO2/GeTe est énergétiquement favorable pour la nucléation et la croissance de grains avec une orientation préférentielle et que les mécanismes de nucléation et croissance sont différents pour différents matériaux d'interface. / Phase Change Memories (PCM) are one of the best candidates for the next generation of non volatile memories. A great research effort is still needed in order to optimize the properties of phase change (PC) materials which are used in PCM devices. In particular, doping has been demonstrated to improve retention in devices. Moreover, a study of the effect of scaling and interface material on PC materials properties is still an open research field. In this context, the first part of the thesis is dedicated to investigate the local structure of C or N doped amorphous GeTe. The impact of doping is observed experimentally with the appearance of a new peak in the pair distribution function of doped GeTe, indicating the formation of a bond at a new distance that is absent in the undoped amorphous material. The presence of new environments involving carbon and nitrogen is confirmed through ab initio simulations. The subject of the second part of this thesis is the impact of confinement on Ge2Sb2Te5 (GST) crystallization mechanism. Nano-sized clusters of GST have been made by sputtering, deposited and then studied through X-ray diffraction using synchrotron radiation. The crystalline clusters experience a tensile strain that can be ascribed to the effect of the embedding Al2O3 matrix. Their crystallization temperature has been found to be only 25°C higher than the one observed for a thin film of GST of 10 nm deposited under the same conditions. This result is positive for the future development PCM because it indicates that the scaling effect on the crystallization temperature in phase change material can be small. The third and last part of the thesis is dedicated to the investigation of the interface material effect on the crystallization temperature of GeTe and GST thin films through reflectivity and X-ray diffraction measurements. In both GeTe and GST film 100 nm thick interfaced with Ta the crystallization temperature is higher than in the case of TiN or SiO2 interface. Such an interface effect on relatively thick films was never reported before. The results suggest that the SiO2/GeTe interface is energetically favourable for the nucleation and growth of grains with a preferred orientation and that nucleation and growth mechanisms are different for different interface materials.

La thèse porte sur deux aciers emboutissables à chaud, soudés en configuration homogène ou hétérogène en termes de composition chimique et d'épaisseur. Les solutions en flans raboutés laser présentent en effet de remarquables performances à l'impact et connaissent un fort développement dans le contexte actuel de l'industrie automobile (réduction des émissions de CO2 et amélioration de la sécurité passive des véhicules). L'opération de soudage laser peut générer une hétérogénéité de la jonction soudée, due au mélange imparfait des deux matériaux et des conditions thermiques de solidification et d'emboutissage à chaud. Les propriétés mécaniques du joint soudé sont donc déterminées par la qualité du mélange, la composition chimique locale et le cycle thermique.La première partie de l'étude est consacrée à la quantification de l'hétérogénéité du joint soudé et la compréhension de la microstructure. Une nouvelle méthodologie a été développée pour étudier le comportement métallurgique et mécanique de ces joints hétérogènes, en élaborant des coulées synthétiques représentant les différentes compositions chimiques attendues dans le joint réel. Le comportement du joint soudé est reconstruit à partir des données obtenues par la caractérisation de ces coulées synthétiques. La deuxième partie de l'étude porte sur la compréhension de la formation de la microstructure de la zone fondue avant et après traitement thermomécanique simulant l'emboutissage à chaud. Des modèles quantitatifs ont été établis pour calculer les températures de changement de phase, les proportions relatives des constituants microstructuraux ainsi que la dureté de ces alliages en fonction de la composition chimique et du cycle thermique. La dernière partie de l'étude porte sur le comportement mécanique après traitement thermique. Des lois de comportement des matériaux synthétiques ont été déterminées en fonction de leur composition chimique et du cycle thermique. La sensibilité à la rupture fragile par clivage a été évaluée par des essais de traction sur éprouvettes sévèrement entaillées. Les lois de comportement obtenues ont été appliquées pour déterminer la tolérance du joint soudé à un défaut géométrique, sous sollicitation de traction uniaxiale. / This thesis is focused on the study of welded steel grades deformed by hot stamping. Typically, a laser welded blank is formed by butt joining two steel sheets, which can be identical or differ in chemical composition and/or sheet thickness. Such laser welded blank solution offers excellent crash performance, significant CO2 emission reduction and passive car safety thus it is of great interest for the automotive industry. The laser welding process may induce chemical and metallurgical heterogeneities arising from an incomplete mixture of the two base metals and from the thermal cycle conditions during welding and the subsequent heat treatment. The mechanical behaviour of the weld is therefore determined by the mixing quality, the chemical composition and the thermal cycle.The first part of the study aims at the quantification of the weld heterogeneity and the characterisation of the resulting microstructure. In this work, a new method is proposed to study the metallurgical and mechanical behaviour of those heterogeneous welds, by elaborating synthetic casted alloys representative of the different chemical compositions that can be locally found in the weld. The behaviour of the weld is then reconstructed from the results obtained from the characterisation of those synthetic casted alloys. The second part of the study concerns the understanding of the microstructure formation in the molten zone before and after a thermo-mechanical treatment which replicates the hot stamping conditions. Quantitative models have been established to calculate the phase transformation temperatures, the proportion of the principal constituents in the microstructure, and hardness of the weld as a function of chemical composition and thermal cycle parameters. The last part of the study is dedicated to the evaluation of the mechanical behaviour of the synthetic alloys after heat treatment. The constitutive material behaviour laws for each alloy have been identified. The sensitivity to brittle cleavage fracture has been assessed by tensile tests on severely notched bars. The constitutive material models are then applied to determine the sensitivity of the weld to geometrical defects under uniaxial loading.

Ce travail de thèse vise à comprendre l’influence de l’état métallurgique de l’austénite γ à haute température sur les mécanismes de transformation de phase dans deux nuances modèles d’acier bas carbone de composition 0.06%C-2.4%Mn-0.3%Si (CMn-1) et 0.2%C-2.4%Mn-0.3%Si (CMn-2). Une campagne de traitements thermiques a permis de réaliser une analyse cristallographique approfondie des produits de transformation en fonction de la taille de grains γ. Suite aux nombreuses microstructures obtenues, les apports et limites de la reconstruction cristallographique de l’austénite à partir des données EBSD sont définis en fonction des microstructures héritées. Des essais de compression à chaud de l’austénite à 800°C (Ar3+100°C) sont ensuite réalisés pour suivre l’évolution des microstructures et microtextures austénitiques en fonction des conditions de déformation pour la nuance CMn-1. Les caractéristiques obtenues par reconstruction cristallographique sont confirmées par une analyse de l’alliage modèle 30%Fe- 70%Ni laminé à chaud. Nous avons mis en évidence de fortes désorientations au voisinage des joints de grains et deux sous-structures caractéristiques de la déformation : des grains déformés de manière homogène par glissement planaire et d’autres contenant des microbandes de déformation. Ces structures dépendent des composantes de texture développées dans l’austénite. La formation de bainite en lattes est favorisée au détriment de la martensite lors d’un refroidissement par trempe après déformation, impliquant une diminution de la dureté. Une structure granulaire se développe également le long des anciens joints de grains [gamma] et s’étend à l’ensemble du grain lors d’un maintien bainitique à 525°C. Dans les zones de déformation homogène, les microstructures lamellaires se développent parallèlement à la trace des plans de glissement {111} [gamma] les plus actifs. Tandis que dans les microbandes, la germination de petits domaines bainitiques d’orientations différentes est favorisée / The thesis aims to understand the influence of the metallurgical state of austenite at high temperature on the phase transformation mechanisms in two model grades of low carbon steel: 0.06%C-2.4%Mn-0.3%Si (CMn-1) and 0.2%C-2.4%Mn-0.3%Si (CMn-2). A series of heat treatments enabled a thorough crystallographic analysis of the transformation products according to the γ grain size. According to the numerous microstructures obtained, the advantages and limits of the crystallographic reconstruction of austenite from EBSD data are defined according the type of inherited microstructures. Finally, hot compression tests at 800°C (Ar3+100°C) are performed on the grade CMn-1 to follow the evolution of the austenitic microstructures and microtextures based on strain conditions. The characteristics obtained by crystallographic reconstruction are confirmed by an analysis of the 30%Fe-70%Ni hot-rolled model alloy. We identified high misorientations in the vicinity of grain boundaries and two characteristics deformation substructures: grains homogeneously deformed by planar slip mechanism and grains with deformation microbands. These structures depend on the components of texture developed in the austenite. It was found that the bainitic laths are promoted as the deformation increases to the detriment of the martensite formed by quenching, resulting in a decrease of the hardness. Moreover a granular structure also grows along prior [gamma] grains boundaries and spreads across the grain during isothermal bainite transformation at 525°C. Lamellar microstructures are aligned along the most active slip plans {111} [gamma] in homogeneously deformed grains, while the nucleation of small bainitic areas with different orientations is promoted in the microbands

Les alliages ferromagnétiques à mémoire de forme (FSMAs : Ferromagnetic shape memory alloys) avec des compositions proches de Ni2MnGa ont attiré beaucoup d'attention en raison de leur effet de mémoire de forme gigantesque et de leur réponse rapide et dynamique. Dans ce travail, la structure cristalline, la cristallographie de transformation marténitique, la texture et l’effet de l'addition de Co à l'alliage Ni-Mn-Ga sont examinés systématiquement. Les mesures de diffraction aux neutrons montrent que la structure de Ni53Mn25Ga22 est caractérisée par un réseau tétragonal du groupe I4/mmm de 20K jusqu'à 403K avec une prétransformation ayant lieu dans la phase martensitique autour de la température ambiante alors que la structure de l'alliage Ni48Mn30Ga22 est caractérisée par un réseau de Heusler cubique L21 de 373K à 293K. La structure cristalline de ce dernier alliage se transforme en structure martensitique orthorhombique à 7 couches s'il est refroidi à 243K. Il n'y a plus la transformation intermartensitique lorsqu’il est refoidi jusqu'à 19K. Les résultats d’EBSD (Electron Backscattered Diffraction) nous permettent de déterminer que les variants martensitiques voisins possèdent une relation de macle composée, avec les éléments de K1 = {112}, K2 = {112}, η1 = <111>, η2 = <111>, P = {110} et s =0.379. Le plan d’interface entre les macles coïncide avec le plan de maclage. Le rapport de quantités relatives de paires de macles au sein d'un même grain d'austénite initiale est d'environ 1.70. La relation d'orientation dominante entre l'austénite et la martensite est la relation de Kurdjumov-Sachs (K-S) avec (111)A//(101)M, [110]A//[111]M. Le plan d’habitat calculé par la théorie cristallographique phénoménologique est {0.690 –0.102 0.716}A, qui est proche de {1 0 1}A. L'amplitude et l'angle du cisaillement sont 0.121 et 6.88°C. La direction du cisaillement est <-0.709 0.105 0.698>A qui est proche de <-1 0 1>A dans ce même plan. Les macles à l'échelle nanométrique au sein des lamelles martensitiques sont observées dans l'alliage Ni53Mn25Ga22 recuit à 1173K pendant 4 heures et suivi d'un refroidissement à l'intérieur du four. Deux types d'interfaces sont trouvées, qui sont d'une part l'interface marquée par l'interpénétration des nano-macles entre les lamelles et d'autre part l'interface avec des marches au sein même des lamelles. Les relations d'orientations entre les nano-macles séparées par les deux types d'interfaces ont été déterminées. Le texture de l'alliage Ni-Mn-Ga est développée par forgeage à chaud. L'évolution de la texture dans l'alliage forgé à chaud lors de la déformation ultérieure à température ambiante et suivie de recuit est trouvée associée à l'effet de mémoire de forme activé thermiquement. La texture évolue de manière significative lors de la déformation et reprend l’état initial après le recuit qui suit. Un excellent effet de mémoire de forme avec le rapport de recouvrement de 74% est observé. La substitution de Co pour Ni dans les alliages Ni53-xMn25Ga22Cox (x=0-14 at.%) s'avère très efficace pour élever la température de Curie. La température de transformation martensitique décroît un peu si la teneur en Co est inférieure à 6%. Au contraire, une chute brusque de la température de transformation martensitique s’opère quand la teneur en Co dépasse 6% du fait du désordre atomique par l’addition de Co en grande quantité. Cela suggère que la substitution de Co pour Ni en petite quantité est utile pour développer des alliages ferromagnétique à mémoire de forme avec température de transformation martensitique et température de Curie élevées. L'étude des aspects fondamentaux tels que la microstructure, la cristallographie et la transformation de phase des alliages ferromagnétique à mémoire de forme est importante pour améliorer les performances fonctionnelles des alliages Ni-Mn-Ga actuels et pour concevoir de nouveaux alliages à mémoire de forme prometteurs / Ni-Mn-Ga ferromagnetic shape memory alloys (FSMAs) with chemical composition close to Ni2MnGa have received great attention due to their giant magnetic shape memory effect and fast dynamic response. In this work, the crystal structure, martensitic transformation crystallography, texture and alloying in Ni-Mn-Ga FSMAs are systematically investigated. In situ neutron diffraction experiments show that Ni53Mn25Ga22 has a tetragonal I4/mmm structure from 20K to 403K, with a pretransformation occurring in the martensitic phase around room temperaure. Ni48Mn30Ga22 has a cubic, L21 Heusler structure from 373K to 293K. Its crystal structure changes into a seven-layered orthorhombic martensitic structure when cooled to 243K. There is no intermartensitic transformation upon further cooling to 19K. Electron backscatter diffraction (EBSD) analyses show that the neighboring martensitic variants in the Ni53Mn25Ga22 alloy have a compound twinning relationship with the twinning elements K1 = {112}, K2 = {112}, η1 = <111>, η2 = <111>, P = {110} and s =0.379. The twin interface plane coincides with the twinning plane. The ratio of the relative amounts of twins within the same initial austenite grain is ~1.70. The main orientation relationship between austenite (A) and martensite (M) is Kurdjumov-Sachs (K-S) relationship with (111)A//(101)M, [110]A//[111]M. Based on the crystallographic phenomenological theory, the calculated habit plane is {0.690 -0.102 0.716}A (5.95° from {101}A), and the magnitude, direction and shear angle of the macroscopic transformation shear are 0.121, <-0.709 0.105 0.698>A (6.04° from <-101>A) and 6.88°, respectively. Nanoscale twins inside the martensitic lamellae are found in the Ni53Mn25Ga22 alloy annealed at 1173K for 4h followed by furnace cooling. Two kinds of interfaces, i.e. interpenetrated inter-lamellar interface and stepped intra-lamellar interface, are observed. The orientation relationships between the nanotwins connected by different interface configurations are determined. Texture in Ni-Mn-Ga FSMAs is developed by hot forging. The texture evolution in the hot-forged Ni48Mn25Ga22Co5 alloy after room temperature deformation and subsequent annealing is found to be closely related to its thermally activated shape memory effect. The texture changes significantly during deformation and it recovers to its initial state after subsequent annealing. An excellent shape memory effect with a recovery ratio of 74% is observed. The substitution of Co for Ni in Ni53-xMn25Ga22Cox (x=0-14) alloys proves very efficient in increasing the Curie temperature. It only slightly decreases the martensitic transformation temperature when the Co content is less than 6%. In contrast, an abrupt decrease of martensitic transformation temperature is observed when the Co content exceeds 6%, due to the atomic disorder as a result of the addition of a large amount of Co. It is suggested that the substitution of a small amount of Co for Ni is helpful to the development of FSMAs with high martensitic transformation temperature and high Curie temperature. Insights into the fundamental aspects such as microstructure, crystallography and phase transformation in Ni-Mn-Ga FSMAs are of great significance to the improvement of the functional performances of the present Ni-Mn-Ga alloys and to the design of new promising FSMAs

L'estimation du comportement mécanique lors du laminage intercritique, où l'acier est dans un état biphasé austénite-ferrite, nécessite de connaître les comportements de la ferrite et de l'austénite lors du laminage; de pouvoir prédire les fractions volumiques de chacune des phases, et de disposer d'un modèle d'homogénéisation. Une méthode d'homogénéisation par éléments finis a été développée, un métal biphasé étant modélisé par des polyèdres de Voronoï. Les conditions statistiques mécaniques et numériques permettant d'obtenir des résultats suffisamment précis. Ces résultats ont été comparés avec ceux de modèles semi-analytiques, il a été trouvé que le modèle autocohérent classique utilisant l'extension proposée par P. Suquet donnait des résultats très proches. Les déformations autorisées par l'essai de compression, utilisé ici, étant plus faibles que celles réalisées dans le procédé industriel, nous avons cherché les étapes mécaniquement importantes de celui-ci. Une austénitisation à une température de 1200°C conduit à un comportement sans écrouissage pour la ferrite, supposé être le comportement de la ferrite dans les conditions industrielles. Une austénitisation à 1200°C empêche aussi la recristallisation de l'austénite dans les gammes de température de la cage de laminoir finisseuse (<900°C), où le matériau est déformé en intercritique. Par contre, les étapes de recristallisation à hautes températures ont un effet très limité sur le comportement au finisseur. Les cinétiques de transformation de phase ont été étudiées, en tenant compte de la déformation stockée. Cependant, il est montré que le dépouillement d'essais réalisés sur un plasto-dilatomètre est très délicat. Le comportement ainsi déterminé a été comparé à des essais de compression en intercritique et à des essais de laminage. Les résultats obtenus sont très satisfaisants.

La compréhension et la modélisation des mécanismes de localisation observés lors de processus d'emboutissage représentent un enjeu industriel important. L'objectif de ce travail est d'étudier, par une approche expérimentale basée sur l'analyse des sources de chaleur, les manifestations de localisation pouvant se produire, sur des aciers, lors d'essais quasi-statiques de traction monotone.<br />A partir d'un traitement d'images thermiques infrarouge (effets) et de l'équation de diffusion de la chaleur, on propose une méthode permettant d'estimer les sources de chaleur (causes) générées par le processus de déformation.<br />Sur certains aciers doux, on met en évidence la propagation à vitesse uniforme d'une ou plusieurs bandes dissipatives étroites à travers la zone utile de l'éprouvette. Comparativement à ce premier mode (bandes de Lüders) où les effets dissipatifs sont soudains, intenses et très localisés, on met en évidence le caractère plus régulier et progressif de la concentration des zones où se développent les irréversibilités mécaniques menant à la striction localisée. Des "indicateurs de localisation énergétiques'' proposés pour détecter la localisation montrent qu'elle peut apparaître avant le maximum de la charge, dans plusieurs zones de l'éprouvette. Ce constat implique que la partie utile d'une éprouvette doit être considérée comme une structure et non comme un élément de volume réagissant de façon homogène, ce qui n'est pas sans conséquences sur les méthodes d'identification des modèles de comportement utilisés, en particulier, dans les approches théoriques de la localisation.<br />Enfin, d'autres expériences ont permis de mettre en évidence des manifestations énergétiques associées à des formes particulières de localisation : propagation de fronts de changement de phase (acier inoxydable A301), effets dissipatifs associés à des bandes de glissement (acier magnétique HiBiGO), effets dissipatifs localisés dans des bandes de cisaillement (polymère PVC).