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Theses

The contribution of the grain boundary engineering to the problem of intergranular hydrogen embrittlement

Résumé : La mobilité de l’hydrogène dans les métaux est un paramètre clef pour la compréhension des mécanismes de base de la fragilisation par l’hydrogène (FPH). Cette problématique est directement associée aux mécanismes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène au sein d’un réseau cristallin. Ces derniers dépendent des diverses hétérogénéités microstructurales et en particulier des défauts cristallins présents au sein du matériau. Dans le cadre de nos travaux nous nous sommes restreints à étudier la diffusion et le piégeage de l’hydrogène au sein de deux systèmes élémentaires : des monocristaux et des bi-cristaux de nickel. Nous avons développé une méthodologie associant des outils expérimentaux (Perméation électrochimique/TDS, METHR, EBSD) et numériques (FEM-COMSOL/EAM-LAMMPS). Les résultats obtenus sur monocristaux montrent une dépendance du coefficient de diffusion de l’hydrogène avec l’orientation cristallographique et la teneur en hydrogène. L’analyse thermodynamique du système nickel-hydrogène-lacune démontre une dépendance du potentiel chimique de l’hydrogène à l’état de contrainte induit par la formation d’amas de lacunes associés à la présence de l’hydrogène. Le caractère anisotrope de la diffusion est alors expliqué par l’anisotropie des propriétés d’élasticité du réseau cristallin et la présence de ces amas. D’autre part nous avons caractérisé les processus de diffusion et de piégeage de l’hydrogène pour des bi-cristaux de nickel présentant différents volumes libres. L’énergie de ségrégation de l’hydrogène dépend de la nature du site (volume libre local et énergie mécanique associée à l’incorporation du soluté). La diffusion de l’hydrogène est influencée directement par la nature de joint de grain (excès de volume et distribution des sites). Nos résultats, à l’échelle atomique, montrent une corrélation entre la solubilité et le volume libre du joint de grain. Les joints de grains avec un volume libre important présentent des chemins de diffusion plus favorables pour l'hydrogène que dans le réseau cristallin et dans le même temps un nombre plus important de sites de ségrégation.
Document type :
Theses
Complete list of metadatas

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01941726
Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Sunday, December 2, 2018 - 1:12:25 AM
Last modification on : Friday, April 24, 2020 - 3:18:04 PM
Document(s) archivé(s) le : Sunday, March 3, 2019 - 1:03:21 PM

File

2017LI106423.pdf
Version validated by the jury (STAR)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01941726, version 1

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Citation

Jiaqi Li. The contribution of the grain boundary engineering to the problem of intergranular hydrogen embrittlement. Materials. Université de La Rochelle, 2017. English. ⟨NNT : 2017LAROS037⟩. ⟨tel-01941726⟩

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