Добірка наукової літератури з теми "Alliages nickel-titane – Fragilisation par l'hydrogène"

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Дисертації з теми "Alliages nickel-titane – Fragilisation par l'hydrogène":

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Puydebois, Simon. "Fragilisation par l'hydrogène en fatigue oligocyclique de l'Inconel 718 issu d’un procédé de fabrication additive (LBM)." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI011.

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Анотація:
Cette étude porte sur la sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène (FPH) d'un alliage base nickel, l’Inconel 718 issu d’un procédé de fabrication additive (FA), sous sollicitation cyclique. Cematériau est utilisé pour la réalisation de certains composants des ensembles propulsifs d’Ariane qui sont fabriqués par Ariane Group. Dans ce domaine, certaines pièces sont sollicitées sous « ambiancehydrogène ». Ainsi, le risque de fragilisation de ces pièces est une problématique de premier ordre.Pour cela, nous avons caractérisé l’état métallurgique d’un Inconel 718 FA à différentes échelles structurales afin d’observer un possible impact du procédé de mise en œuvre sur la microstructure, puis d’envisager sa conséquence sur le comportement mécanique et la sensibilité à la FPH de l’alliage. Notons que nous avons conduit une étude plus réduite sur un alliage forgé afind’avoir des éléments de comparaison. Afin de comprendre les mécanismes de fragilisation par hydrogène de l’Inconel 718 FA, il est nécessaire de connaitre l’état et la mobilité de l’hydrogène dans le matériau. Des analyses deperméation électrochimique (PE) et gazeuse (PG), ainsi que de spectroscopie de désorption thermique (TDS) apportent des éléments de compréhension des mécanismes de piégeage et de diffusion de l’hydrogène. Ils permettent de discuter l’implication des joints de grains dans les mécanismes dediffusion ainsi que l'effet des hétérogénéités microstructurales sur les mécanismes de piégeage dans l’Inconel 718 FA.D'autre part, l’influence de l’hydrogène sur le comportement mécanique a été questionnée en traction et en fatigue oligocyclique en terme de comportement élasto-viscoplastique, de processus d’initiation, de propagation de fissure en fatigue et de ténacité. Dans ce cadre nous présentons, dans unpremier temps, l’étude du comportement en traction et sa sensibilité à l’hydrogène pour l’Inconel 718 FA. Nous questionnons lors de cette partie l’effet de la vitesse de sollicitation sur les mécanismes defragilisation ainsi que sur les différentes interactions hydrogène/matériau. Des essais de traction interrompue ont été réalisés afin de questionner l’effet de l’hydrogène sur le comportement viscoplastique et notamment questionner les interactions hydrogène/plasticité.Dans un deuxième temps, le comportement en fatigue de l’Inconel 718 FA en présence d’hydrogène gazeux est interrogé à l’aide d’essais de fatigue pour un rapport de charge, R de 0,1 sous une pression d’hydrogène de 300 bar. Il est clairement mis en évidence une réduction du nombre decycles à rupture en présence d’hydrogène ainsi qu’un changement de mode de rupture. L’impact de l’hydrogène a été évalué sur les étapes d’initiation et de propagation de fissures ainsi que sur la ténacité du matériau en fonction de la métallurgie de l’alliage.L'ensemble des résultats obtenus permettent une discussion de la sensibilité du matériau à la FPH, tenant compte en particulier des interactions hydrogène/plasticité
This study focuses on the hydrogen embrittlement sensitivity (HE) under cyclic loading of a nickel based alloy, Inconel 718, manufactured by the additive manufacturing process (AM). This material is used in some components of Ariane cryogenic engines that are manufactured by ArianeGroup. Some of these components are solicited under "hydrogen atmosphere", and the risk of embrittlement is a major problem.The metallurgical states of the Inconel 718 AM alloy have been characterized at different structural scales in order to observe a possible impact of the manufacturing process on the microstructure and discuss the possible consequences on the mechanical behaviour of the alloy underhydrogen pressure. Moreover, a forged alloy has also been studied for comparison.To discuss the mechanisms of hydrogen embrittlement in the material, it is first necessary to study the hydrogen behaviour in the material. Electrochemical and gaseous permeation analyses as well as TDS were performed to provide insights into the mechanisms of hydrogen diffusion. Fromthese results, the involvement of grain boundaries in the diffusion mechanisms and the effect of microstructural heterogeneities on the trapping mechanisms in this material have been discussed.On the other hand, the influence of hydrogen on the mechanical behaviour has been investigated under monotonic and cyclic loading in terms of elasto-viscoplastic behaviour, crack initiation process, fatigue crack propagation and toughness. In a first part, the tensile behaviour of the Inconel 718 AMunder hydrogen pressure has been considered. The effects of the loading rate on the mechanisms of embrittlement have been addressed. Moreover, interrupted tensile tests have been carried out to identify the effect of hydrogen on the viscoplastic behaviour and allowing to discuss hydrogen /plasticity interactions.The fatigue behaviour of Inconel 718 AM in the presence of hydrogen gas was investigated by cyclic tests for a 0.1 load ratio (R) under a 300 bar H2 at room temperature. It has been shown that hydrogen leads to a clear decrease of the number of cycles to rupture and to a change in failure mode.The impact of hydrogen has been evaluated on the fatigue crack initiation and propagation stages as well as on the toughness of the material.Finally, all the obtained results allowed a discussion of the hydrogen embrittlement sensitivity of the material, taking into account the hydrogen / plasticity interactions
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Mahloul, Noureddine. "Influence des impuretés soufre et phosphore sur les propriétés des alliages fer-nickel-carbone : conséquences vis-à-vis des mécanismes de fragilisation par l'hydrogène." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0443.

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Анотація:
Deux types de relation d'interaction ont été envisagés : 1) relations d'interaction microstructure martensitique et martensitique revenue-déformations. Elles ont été étudiées en utilisant des essais de traction. 2) relations d'interaction entre microstructures-déformations-environnement (hydrogène). Elles ont été etudiées d'abors par des essais de traction sur structure martensitique hydrogénée préhalablement, en fontion de la teneuer en phosphore. Dans le premier cas la rupture est de type quasi-clivage contenant de nombreuses fissures secondaires interangulaires et dans le deuxième cas, la rupture est franchement interangulaire.
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Escobar, Claros Cesar Adolfo. "Etude de bioactivité, résistance à la corrosion et comportement en fatigue de l'alliage Ti-12Mo-6Zr-2Fe après différents traitements de surface." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI051.

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Анотація:
La demande de nouveaux implants avec une meilleure bioactivité, résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques optimisées a augmenté considérablement. Différents traitements de surface sont appliqués sur des alliages de titane pour améliorer leur processus d’ostéo-intégration. Néanmoins, le développement de nouvelles surfaces bioactives pourrait causer une réduction considérable de la résistance à la fatigue et à la corrosion, ce qui peut entraîner des défaillances catastrophiques dans leurs utilisations cliniques. Ainsi, dans ce travail, la performance en biocompatibilité, en fatigue et en corrosion de l’alliage de Ti-12Mo-6Zr-2Fe (TMZF) a été étudié. Cet alliage a été soumis à trois modifications de surface différentes, à savoir le traitement chimique de surface (CST, en anglais, pour Chemical Surface Treatment), les nanotubes (Nt) et les nanopores (NP). Les échantillons ont été immergés dans une solution physiologique appelée SBF (en anglais, pour Simulated Body Fluid) avec des durées d’immersion différentes : 0, 1, 7, et 14 jours. Après 14 jours d’immersion dans SBF, les échantillons qui ont subi un traitement chimique de surface ont montré une formation importante d’hydroxyapatite (HAp), nécessaire pour assurer une bonne osseo-intégration de l’implant. De même, les échantillons avec des nanotubes et nanopores montrent une formation, respectivement, faible et modérée de HAp. Dans les échantillons sans traitement de surface, la formation de HAp n’a pas été observée. Le comportement électrochimique a été étudié par des courbes de polarisation et par spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE, ou EIS en anglais, pour Electrochemical Impedance Spectroscopy). Les échantillons avec NT et NP manifestent une meilleure résistance à la corrosion et un domaine de passivité (Ipass) plus faible, en comparaison avec les échantillons non traités après 14 jours d’immersion dans SBF. Les échantillons qui ont subi un traitement chimique de surface (CST) ont démontré une résistance à la corrosion faible par rapport aux autres surfaces étudiées. Par ailleurs, dans le contexte des investigations électrochimiques, les résultats de SIE d’échantillons NT et NP ont montré un comportement caractéristique qui ne pouvait pas être modélisé par les circuits équivalents traditionnels. Ainsi, un modèle de ligne de transmission de deux canaux a été proposé pour analyser ces résultats d’impédance, permettant un ajustement réussi des données de SIE. Finalement, une réduction de la résistance à la fatigue a été observée dans les échantillons traités avec NP et CST, via une fragilisation par l'hydrogène, en raison du captage d’hydrogène pendant les traitements de surface
Demand for new implants with improved bioactivity, corrosion resistance, and optimal mechanical properties has been increasing considerably. In this sense, different surface treatments are applied in titanium alloys to improve their osteointegration process. Nevertheless, the developments of new bioactive surfaces could cause a considerable reduction in fatigue and corrosion strength leading to catastrophic failures in clinical use. For these reasons, this work studied the biocompatibility, corrosion and fatigue performance of Ti-12Mo-6Zr-2Fe alloy treated with three different surface modifications, namely, chemical surface treatment (CST), nanotubes (Nt) and nanopores (NP). Samples were immersed in simulated body fluid (SBF) solution during different periods, 0, 1, 7, and 14 days. After 14 days immersed in SBF, samples with CST showed high hydroxyapatite (HAp) formation; Likewise, samples with Nt and NP exhibited lower and moderated HAP formation, respectively. In samples without surface treatment was not observed HAp formation. The electrochemical behavior was studied through polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Samples with Nt and NP displayed higher corrosion resistance and lower passivation current (Ipass) compared with untreated samples, after 14 days of immersion in SBF; samples with CST showed the worst corrosion performance for all the surface conditions studied. Furthermore, within the framework of electrochemical investigations, EIS results of Nt and NP samples showed a characteristic behavior that could not be modeled by traditional equivalent circuits. Thus, it was proposed a two-channel transmission line model for analyzing this impedance results, leading to a successful fitting of the EIS data. Finally, was observed a reduction of the fatigue resistance in the samples treated with NP and CST, associated with hydrogen embrittlement processes, due to the pick-up of hydrogen during the respective surface treatments
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Araujo, Paulo. "Etude par indentation interfaciale de l'adhérence du revêtement Ni-Cr projeté thermiquement : influence de l'hydrogène et effets thermiques." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-200.pdf.

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Анотація:
L'essai d'indentation interfaciale, qui permet d'apprécier l'adhérence d'un revêtement épais sur son substrat, a été développé et formalisé au laboratoire au cours de ces dernières années. Dans le cadre d'un programme de collaboration franco-brésilienne, le travail réalisé porte sur des aspects supplémentaires très importants à prendre en compte pour l'établissement d'un modèle mathématique exprimant la ténacité apparente d'interface. Il s'est agi d'abord, sur des échantillons revêtus a partir d'essais d'indentation réalises avant puis après recuit de détente, d'examiner les modifications apportées a la ténacité et d'en déduire l'intensité des contraintes résiduelles. Ensuite, il a été constaté que la déformation plastique produite par l'indentation ne peut pas s'étendre librement dans le revêtement dans certaines conditions liées à l'épaisseur du revêtement et aux duretés respectives des substrats et des revêtements, ce phénomène nouveau qualifié d'effet de surface, a été pris en compte dans le modèle de ténacité. L'outil mathématique ainsi mis au point a permis d'étudier valablement l'effet de chocs et de cyclages thermiques ainsi que l'effet d'une contamination du couple substrat/revêtement par l'hydrogène.
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Lachiguer, Amani. "Effet de la diffusion de l'hydrogène sur le comportement thermomécanique des alliages à mémoire de forme (AMF) à base nickel-titane : caractérisation, modélisation et simulation numérique." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0384/document.

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Анотація:
Une dégradation des propriétés mécaniques des arcs surperélastiques en alliages à mémoire de forme à base NiTi, utilisés dans les traitements orthodontiques, a été observée après absorption d'hydrogène. L’effet de l’hydrogène a été étudié, dans un premier temps, sur le comportement global des arcs à l’aide des essais de traction et dans un deuxième temps, sur le comportement local à l’aide des essais de nanoindentation. Pour modéliser le comportement des AMFs après absorption d'hydrogène, une première approche a été proposée, en introduisant la dépendance des paramètres de la transformation martensitique à la concentration moyenne d'hydrogène, observée dans les courbes contrainte-déformation obtenues, dans un modèle existant dédié aux AMFs. Une deuxième approche consiste à proposer un modèle thermomécanochimique couplé. Pour ce faire, un nouveau potentiel thermodynamique est défini en introduisant la déformation chimique due à la présence de l'hydrogène et l'interaction de ce dernier avec les variantes de martensite. Des forces thermodynamiques sont déduites de ce potentiel et équilibrées en faisant intervenir les phénomènes dissipatifs : mécanique, thermique et chimique. L'exploitation du modèle proposé a nécessité le développement d'un élément fini spécifique adoptant la concentration d'hydrogène comme un degré de liberté supplémentaire qui prend en compte le couplage complet et la formulation proposée de l'équilibre thermique et chimique
A degradation of the mechanical properties of NiTi-based shape memory alloys superelastic archs, used in orthodontic treatments, was observed after hydrogen absorption. The effect of hydrogen was first investigated on the global behaviour of archs using tensile tests and secondly on the local behaviour using nanoindentation tests. A first approach to model the behavior of AMFs after hydrogen absorption has been proposed, by introducing the dependence of martensitic transformation parameters on the average hydrogen concentration, observed in the stress-strain curves obtained, in an existing dedicated model to SMA. A second approach is to propose a coupled thermomechanical model. A new thermodynamic potential is defined by introducing the chemical strain due to the presence of hydrogen and the interaction of the latter with martensite variants. Thermodynamic forces are deduced from this potential and balanced by involving mechanical, thermal and chemical dissipative phenomena. The exploitation of the proposed model required the development of a special finite element adopting the hydrogen concentration as an additional degree of freedom that takes into account the thermomechanical coupling and the proposed formulation of the thermal and chemical equilibrium
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Wen, Jing. "Effet de l'hydrogène sur la microstructure et la déformation en laminage à froid du titane de pureté commerciale et d'un alliage de titane β métastable". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0167/document.

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Анотація:
En raison d’une combinaison de propriétés physiques, chimiques et mécaniques remarquables, les alliages de titane et de titane sont devenus des candidats prometteurs dans le domaine de l'industrie chimique, de l’aéronautique, de l'aérospatiale et des matériaux biomédicaux. Durant les procédures de fabrication ainsi qu’en service, les composants sont exposés à des environnements tels que la surface de ces composant seront exposées à l’hydrogène. Par conséquent, la compréhension de l’interaction de ces matériaux avec l'hydrogène lors de divers procédés de d’élaboration et de mise en forme est importante afin que leurs propriétés et leurs performances puissent être contrôlées et prédites de manière fiable. Dans le but d'améliorer les propriétés et les performances du titane et de réduire le coût de fabrication des produits en titane, le présent travail se concentre principalement sur les effets de l'hydrogène sur le laminage à froid et le phénomène de recristallisation de deux titanes caractérisés par une structure cristalline différente, c'est-à-dire une structure hexagonale et cubique cubique pour respectivement le titane de pureté commerciale Ti50A et l'alliage de titane β-métastable β-21S. Étant donné que la microstructure du titane et de ses alliages est le facteur contrôlant leurs propriétés et leurs performances, l'évolution microstructurale en présence d'hydrogène introduit par deux méthodes distinctes a été analysée par une combinaison de techniques expérimentales incluant DRX, SEM-EBSD et TEM. L'introduction de l'hydrogène dans le Ti50A par une méthode électrolytique a conduit à la précipitation de deux types d'hydrures (δ-TiHx, ε-TiH2) dans la matrice de phase , et il a été constaté que la fraction volumique de ces hydrures augmentait avec la durée du temps de chargement électrolytique. En raison du mode de formation par précipitation à partir des joints de grains, cinq relations d'orientation (OR) entre la -phase et l'hydrure δ-TiHx ont été déterminées par analyses des projections stéréographiques, et parmi celles-ci trois nouvelles relations d'orientation ont pu être mise en évidence. En outre, la corrélation entre la texture de laminage et la précipitation à l'hydrure a pu être établie. On a constaté que l'existence de la texture de de laminage facilitait la précipitation d'hydrure δ suivant l'orientation d’orientation de type OR2. Les analyses de rayons X révélaient un élargissement des pics de diffraction de la phase , ce qui indiquait une augmentation de la densité de dislocation, ces dislocations étant nécessaires pour tenir compte de l'inadéquation du réseau entre les hydrures et la matrice. Sur la surface d’échantillons déformés en compression, l'observation des traces de glissement et de macle de tension de type TT1 {10 2} < 011> dans les -grains contenant des hydrures a suggéré que les hydrures avaient une certaine capacité à supporter une déformation de cisaillement, en fonction des relations d'orientation entre la matrice et les hydrures mais aussi de leur épaisseur. Bien qu'aucune corrélation directe entre la nucléation des macles et la présence des hydrures n’ait été établie dans cette étude, l'effet des hydrures sur le développement des macles a été constaté. En étudiant l’effet de l'hydrogène sur le comportement au laminage à froid dans Ti50A, il a été possible de montrer que la formation de macle de type TT1 peut être facilitée par l'augmentation du rapport c/a de la maille hexagonale résultant de l’addition de l'hydrogène et de l'existence de contraintes locales générées par la précipitation des hydrures. Un raffinement de la microstructure a également été observé dans le Ti50A hydrogéné, ce qui suggère que la présence d'hydrures a tendance à générer de nouveaux grains de fortes désorientations (HAB). En outre, de nombreuses dislocations géométriquement nécessaires (GND) permettant de tenir compte de l'incompatibilité de contrainte entre l'hydrure et [...]
Due to an attractive combination of physical, chemical and mechanical properties, titanium and titanium alloys have become promising candidates in the field of chemical industry, aerospace and biomedical materials. During manufacturing procedures and applications, components are exposed to environments that can act as sources of hydrogen. Therefore, understanding their interaction with hydrogen upon various mechanical/thermal processing is important so that their properties and performance can be controlled and reliably predicted. With the aim of enhancing the properties and performance of titanium and reducing the cost of manufacturing products, the present work is primarily focusing on the effect of hydrogen on the cold rolling behavior and the subsequent annealing of titanium and titanium alloy characterized by different crystalline structure, i.e. hexagonal and body cubic centered (bcc) structure for the commercial pure titanium Ti50A and metastable β-titanium alloy β-21S, respectively. Since the microstructure of titanium and its alloys is the governing factor that determines their properties and performance, the microstructural evolution in the presence of hydrogen upon various procedures was analyzed by combination of XRD, SEM-EBSD and TEM. The introduction of hydrogen in Ti50A by electrolytic method induced the precipitation of two types of hydrides (δ-TiHx, ε-TiH2) in the  phase matrix, and it was found that the volume fraction of these hydrides increased as the charging time increased. Five orientation relationships (ORs), three of them being new orientation relationships ever reported, between the -phase and the hydride δ-TiHx were determined. Moreover, the correlation between the rolling texture and the hydride precipitation was also established. It was found that the existence of the rolling texture facilitated the precipitation of δ-hydride following the OR2-type orientation relationship. X-ray analyses revealed a broadening of the diffraction peaks corresponding to the  phase, indicating a increase of the dislocation density, these dislocations being necessary to accommodate the lattice misfit between hydrides and the matrix. Under compression loading, the observation of slip traces and tension twin {10 2}< 011> TT1 in the -grains containing hydrides, suggested that the hydrides had a certain ability to accommodate the imposed shear strain, depending on the orientation relationships between the matrix and the hydrides as well as on their thickness. Although no correlation between the nucleation of twinning and the hydride could be established in this study, the hydrides seemed to play an important role on the development of twinning deformation. The effects of hydrogen on the cold rolling behavior in Ti50A showed that, the formation of TT1tension twins can be facilitated due to the increase of the c/a ratio owing to the hydrogen addition and the existence of local stresses generated by the precipitation of hydrides. The refinement of the microstructure was also observed in the hydrogenated Ti50A-H suggesting that the presence of hydrides can enhance the generation of high angle boundaries (HABs). In addition, the formation of numerous geometrically necessary dislocations (GND) allowing the accommodation of the strain incompatibility between the hydride and matrix could be worked out by SEM-EBSD, which also confirmed analyses of the X-ray traces. In the case of β-21S alloy, with bcc structure that can accommodate a larger concentration of interstitial atoms, hydrogen was introduced by gas method. The effect of hydrogen on the microstructure was found to be closely related to the hydrogen concentration. In the range of hydrogen/metal ratio 0.052 < H/M < 0.300, the microstructure consisting of the single β-phase showed that the dissolved hydrogen atoms expanded the bcc β-lattice and suppressed the decomposition of the β phase upon cooling [...]
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Ulff, Nicolas. "Analyse et prise en compte des effets de l’hydrogène sur le comportement thermomécanique des AMF à base NiTi." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0308.

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Анотація:
Les progrès des nombreux champs qui composent la médecine possèdent de nombreuses origines, l'une d'entre elles étant l'évolution des matériaux utilisés. En particulier, l'essor des matériaux dit intelligents permet d'envisager de nouvelles solutions techniques, ou bien d'améliorer significativement les dispositifs existants ou leur tenue en service. Les alliages à mémoire de forme font partie de cette famille des matériaux intelligents, en raison de leur comportement dépendant de la température. Leur comportement mécanique est par conséquent plus complexe par rapport à des matériaux plus connus comme les aciers. Cela permet par exemple d'atteindre un niveau de déformation réversible de l'ordre de plusieurs pourcents. L'une des premières applications de ces matériaux concerne le domaine de l'orthodontie, avec le développement de fil orthodontique en alliage à mémoire de forme NiTi. Son intérêt est de profiter de l'application d'une force quasi-constante au cours du traitement. Une problématique à laquelle sont confrontés les chirurgiens-dentistes est celle due à la présence d'hydrogène qui conduit à une rupture prématurée et d’une dégradation des propriétés mécaniques de fils en NiTi lors des traitements orthodontiques. Le caractère fragile de la rupture est un indice sur l'origine multi-physique de ce problème. Ce sujet de thèse propose d'analyser ces effets de l'hydrogène sur le comportement pour ensuite prendre en compte les phénomènes prépondérants dans un modèle élément fini. Pour cela, on s'appuiera sur des résultats expérimentaux pour développer un modèle de comportement couplé chimio-thermo-mécanique adapté. Deux éléments finis (2D et 3D) à degrés de liberté chimio-thermo-mécanique seront formulés en considérant la loi de comportement développée. Ils seront ensuite implémentés dans Abaqus via une UEL pour étudier les effets de la diffusion de l'hydrogène et son absorption sur le comportement ainsi que ses répercussions, par exemple sur le piégeage de martensite. Les prédictions par éléments finis des effets de l'hydrogène sur les performances des arches dentaires en AMF NiTi seront confrontées aux observations expérimentales
Advances in the many fields that form medicine have many origins, one of them being the evolution of the materials used. In particular, the rise of the intelligent materials enables to consider new technical solutions, or to significantly improve existing devices. Shape memory alloys belong to this family of intelligent materials, due to their temperature dependent behavior. Their mechanical behavior is therefore more complex compared to more well-known materials such as steels. This allows, for example, to achieve a level of reversible deformation of the order of several percent. One of the first applications of these materials concerns the field of orthodontics, with the development of orthodontic wire in NiTi shape memory alloy. Its interest is to take advantage of the application of an almost constant force during the treatment. One problem with which dentists are confronted is due to the presence of hydrogen which leads to premature rupture and degradation of NiTi wires mechanical properties during orthodontic treatments. The brittle nature of the rupture is an indication of the multi-physical origin of this issue. This PhD proposal will focus on the analysis of these hydrogen effects on the thermomechanical behavior of Shape Memory Alloys (SMAs) in order to develop a finite element model. For that end, experimental characterizations will be carried out and analysis of obtained results will allow to formulate an adapted coupled chemo-thermo-mechanical constitutive model. This behavior model will be integrated in two special finite elements (2D and 3D) with coupled degrees of freedom (thermal, mechanical and chemical degrees of freedom). These elements will be implemented in the Abaqus code via the subroutine UEL. The obtained numerical tool will allow to analyze the effect of hydrogen diffusion on the performance of SMA-based orthodontic arches. These finite element predictions will be confronted with experimental observations
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Poloni, Alexandre. "Étude de la sensibilité à la fragilisation par l’hydrogène de deux alliages de titane, le T40 et le TA6V ELI, sous polarisation cathodique en eau de mer par une approche locale de la rupture." Thesis, La Rochelle, 2020. http://www.theses.fr/2020LAROS003.

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Les objectifs de cette étude sont de comprendre les mécanismes de pénétration de l’hydrogène dans le titane sous polarisation cathodique en milieu marin et d’en évaluer les risques afin de donner un certain nombre de recommandations pour l’ingénieur. Les alliages T40 monophasé α et TA6V ELI biphasé α/β ont été choisis afin d’interroger l’influence de chacune des phases (α et β) et de leur distribution sur les phénomènes de fragilisation par l’hydrogène. Pour différents potentiels cathodiques, les cinétiques d’absorption de l’hydrogène dans différents milieux et particulièrement en eau de mer artificielle ont été étudiées. Elles sont très comparables entre les deux types d’alliages bien que les mécanismes mis en jeu et les concentrations en hydrogène atteintes pour chacun soient différents. La localisation des hydrures influencée par la structure métallographique des alliages est questionnée. Celle-ci conditionne les évolutions des propriétés mécaniques étudiées au travers d’essais de traction pour différentes orientations de sollicitation, teneurs en hydrogène et rayons d’entaille. La modélisation par éléments finis de chacun des essais permet d’accéder à des critères locaux d’endommagement et de rupture (contrainte hydrostatique versus déformation plastique équivalente). L’ensemble des travaux nous a permis de proposer des abaques reliant les évolutions des propriétés mécaniques à la concentration en hydrogène. D’autre part, une comparaison des résultats des expériences en laboratoire avec ceux des essais par couplage galvanique avec des anodes sacrificielles en eau de mer naturelle nous a permis de valider un seuil de potentiel de couplage galvanique maximal utilisable de -1,1 V/ECS en eau de mer, dans le cadre des conditions d’étude
This study aims at understanding the hydrogen absorption mechanisms in titanium under cathodic polarization in seawater and then to provide risk assessments for engineers. The single-phase T40 and the two-phase TA6V ELI alloys were employed to study the influence of α and β phases as well as their distribution on the hydrogen embrittlement mechanisms. Hydrogen absorption kinetics were studied for several cathodic potentials in artificial seawater, while other electrolytes were used to validate some hypothesis. These kinetics are observed to be similar between the two alloys despite the differences in the absorption mechanisms and the hydrogen concentration at saturation. Then, this work investigates the role of the metallographic structure on the localisation of hydrides. The evolutions of the mechanical properties were studied by tensile tests on various orientations of solicitation, hydrogen concentrations and notches. As a result, these properties are observed to depend on the hydrogen concentration and the hydrides location. Models by finite elements were also used to determine local mechanical criterions of internal damage and fracture in term of hydrostatic stress and equivalent plastic strain. It allowed us to establish an abacus linking the evolutions of the mechanical properties to the hydrogen concentration. Moreover, this work also results in the determination of a maximum threshold of the cathodic potential at -1,1 V/SCE by comparing the laboratory results with those of on-site galvanic coupling by sacrificial anodes in natural seawater

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