Essais mécaniques avec analyses in situ AFM et profilométrie pour l’étude des mécanismes de fragilisation par les métaux liquides

Abstract

La fragilisation par les métaux liquides (FML) correspond à un endommagement précoce de structures ou matériaux métalliques en présence de métal liquide, ce qui peut amener à la perte totale ou partielle de sa ductilité. Le métal liquide peut influencer non seulement le mode de rupture et la propagation de la fissuration dans le matériau métallique, mais aussi l’amorçage des fissures et la déformation plastique du matériau. Notons que l’influence du métal liquide dépend de différents paramètres : composition de l’alliage métallique solide et du métal liquide, rugosité, température, vitesse de déformation …. Les mécanismes physico-chimiques responsables de la FML sont divers et dépendent de ces paramètres. L’objectif de ce travail est d’acquérir une meilleure compréhension sur l’évolution de la déformation plastique et sur l’amorçage des fissures du laiton 260 (30% de Zn) en présence de l’eutectique Ga-In (eGa-In), métal liquide à température ambiante. Il a été montré que ce laiton est fragilisé par l’eGa-In et présente un faciès de rupture mixte : tout d’abord une rupture ductile puis une rupture fragile [1]. Pour observer et suivre l’endommagement lors de la déformation plastique, des essais de traction sur éprouvettes entaillées avec analyses in situ en profilométrie et AFM ont été réalisés. Ainsi, l’évolution de la surface du laiton a été quantifiée pour des essais à l’air et en présence du métal liquide, notamment, la déformation au niveau des joints de grains et la présence de lignes de glissement intra-granulaires. De plus, les faciès de rupture ainsi que les chemins de fissurations sont observés et analysés (MEB, MEB-EBSD) après essais. L’ensemble des résultats expérimentaux couplés à une simulation mécanique par Eléments Finis (sous ABAQUS) permet d’évaluer l’influence de eGa-In sur la résistance mécanique du laiton 260 (30% de Zn).

Références: [1] M. Ezequiel, I. Proriol Serre, MATEC Web of Conference 349 (2021) 0201