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Equipements

L'équipe 303 possède un parc de 5 dilatomètres (2 horizontaux et 3 verticaux), 2 simulateurs thermo-mécaniques, un dispositif de trempe et un Four à lampe pour ligne de lumière synchrotron.

 

Les Dilatomètres

 

 

Les dilatomètres permettent de suivre les évolutions métallurgiques au cours d'un traitement thermique par des mesures : de déformation (capteur LVDT), de coefficients de dilatation et de résistivité électrique (mesure numérique). Les vitesses de chauffage et de refroidissement sont compris entre 0,001°C/s et 300°C/s dans une gamme de température comprise entre -200°C et 1500°C. Ces caractéristiques dépendent principalement du type de chauffage (résistif, à rayonnement, inductif) et du volume de l'échantillon.

 

<font size="1"><i>Dilatomètre vertical avec mesure de déformation et de résistivité</font></i>
<font size="1"><i>Essai de traction après transformation ferrito-perlitique</font></i>

 

Les simulateurs thermomécaniques

 

 

Les simulateurs thermomécaniques permettent de réaliser un couplage entre les phénomènes thermiques, métallurgiques et mécaniques. Les essais mécaniques permettent de réaliser des essais à vitesse de déformation constante, à déformation constante ou à chargement constant tout en suivant simultanément l'évolution de la déformation, de la force et de la résistivité électrique au cours d'un traitement thermique.

 

Le dispositif de trempe

 

Le dispositif de trempe permet de mesurer l'influence d'un gradient thermique sur les cinétiques des transformations de phases au cours de refroidissement rapide.

Afin d'étoffer la variété des caractérisations thermo-mécaniques, l'équipe va faire l'acquisition d'une machine de traction/compression à chaud, dans le cadre du projet métallurgie afin d'acquérir des lois de comportement sous des sollicitations mécaniques cycliques ou pour des taux de déformation proche du forgeage (compression de l'ordre de 100%).

 

 

Le Four à lampe pour ligne de lumière synchrotron

Afin de suivre les évolutions microstructurales en temps réel des alliages métalliques, l'équipe “Microstructures et Contraintes”  de l'IJL est amenée à utiliser fréquemment la diffraction des rayons X à haute énergie sur des lignes de lumière synchrotron (ESRF, HASYLAB).

Dans le but de mieux contrôler les traitements thermiques appliqués aux échantillons massifs (longueur 15 à 30mm, diamètre 3 à 6 mm) un nouvel appareillage a été spécialement développé en interne.

Ce dispositif original permet au cours d’un traitement thermique imposé, d’acquérir les anneaux de Debye-Scherrer et d'enregistrer simultanément la résistivité électrique, tout en contrôlant la rotation de l'échantillon, permettant ainsi d’augmenter la statistique de comptage ou d’accéder au tenseur des contraintes internes.

Par ailleurs, une chambre environnementale a été conçue pour limiter considérablement l'oxydation des échantillons.

Ce dispositif a été utilisé avec succès pour la première fois sur la ligne de lumière ID15B de l'ESRF en décembre 2014.

 

Principe de fonctionnement d'un synchrotron :

Four à lampe dans sa position de mesure sur la ligne de lumière ID15B :

Four à lampe lors des expériences sur la ligne ID15B :

 

Principe des mesures : utilisation d'une source synchrotron pour obtenir un faisceau de haute énergie (87keV) et ainsi analyser les échantillons en transmission en temps réel avec un détecteur bidimensionnel permettant un temps d’acquisition par image de 0,1s. Les images 2D ainsi obtenues sont intégrées afin d'être exploitées par différentes méthodes dont la méthode Rietveld pour obtenir les fractions de phases et les paramètres de maille de chaque phase.

 

Evolution des fractions volumiques lors du refroidissement d'un composite à matrice métallique (acier-TiC) depuis 900ºC jusqu'à l'ambiante. Les fractions volumiques ont été déterminées par  analyse Rietveld des diffractogrammes (travaux de thèse de Lilian Vautrot).

 

Evolution des paramètres de maille des phases présentes dans un composite à matrice métallique (acier-TiC) lors d'un refroidissement continu de 900ºC jusqu'à l'ambiante  (travaux de thèse de Lilian Vautrot).