Réponse aux chocs de superalliages base Nickel produits par forgeage ou par fabrication additive

En dépit d'une importante utilisation des superalliages à base Nickel dans l'industrie, la réponse en dynamique rapide de ces matériaux est encore très peu documentée. De plus, beaucoup de ces alliages sont maintenant issus de la fabrication additive (FA), et les effets de la microstructure particulière associée à ces procédés sont encore largement méconnus. Dans ce contexte, nous avons étudié le comportement dynamique de deux superalliages polycristallins, le René 65 et le Waspaloy, soumis à des impacts de plaques et à des chocs laser à des pressions de choc comprises entre 5 et 20 GPa pour des vitesses de déformation très élevées de l'ordre de 106 s-1. Quatre nuances ont été testées, une forgée et trois autres issues de la FA, par fusion sur lit de poudre(LPBF) ou par Laser Metal Deposition (LMD). Pour ces cibles FA, le choc a été appliqué soit parallèlement soit perpendiculairement à la direction de construction. Avant les essais, les microstructures de chaque nuance ont été caractérisées. On observe la précipitation durcissante γ' typique des superalliages sous plusieurs formes suivant les matériaux considérés, ainsi que la présence d'inclusions non-métalliques et de porosité. La masse volumique et les vitesses de propagation des ondes élastiques dans chaque matériau ont été mesurées. Les expériences de choc ont ensuite permis la mesure de la limite élastique d'Hugoniot (limite d'élasticité en compression)et de la résistance à l'écaillage (traction dynamique). Ces résultats ont permis d'alimenter un modèle très simple de comportement macroscopique sous choc de ces superalliages. Des analyses post-choc impliquant diverses techniques complémentaires (microscopie électronique, EBSD, microtomographie X) ont montré que l'endommagement et la rupture (principalement ductile et intragranulaire, avec aussi quelques fissures intergranulaires) dépendent des procédés de fabrication. Ainsi, les sites remarquables d’amorçage de fissures, joints de grains, précipités γ' ou pores, diffèrent selon les microstructures étudiées, elles-mêmes fortement conditionnées par ces procédés. Ces observations ont été comparées à des simulations dans un volume représentatif d'un polycristal, pour explorer qualitativement les influences de l'orientation des grains, des joints de grains et des pores sur la propagation du choc et le processus d'écaillage.