Dans ce projet, nous visons à étudier les propriétés mécaniques des inclusions d’oxyde dans une matrice à base de fer, ainsi que les caractéristiques de l’interface inclusion-matrice. Les inclusions d’oxyde sont présentes dans l’acier en conséquence directe de son processus de fabrication et il est bien connu que leur présence et leurs caractéristiques peuvent exercer une grande influence sur la performance des composants en acier. Par exemple, on sait que les inclusions les plus nocives sont les grandes inclusions (simples ou agglomérées) et les inclusions dures, mais on ne dispose pas de suffisamment d’informations sur les propriétés mécaniques locales des différents types d’inclusions, ni sur les caractéristiques des interfaces métal-oxyde dans l’acier.
Une étude approfondie du comportement mécanique et de la structure des inclusions d’oxydes dans les aciers permettrait non seulement de mieux comprendre l’influence de ces discontinuités sur les propriétés de l’acier, mais aussi de fournir des données plus fiables pour mieux prévoir les conséquences de ces particules sur la performance des composants en acier. En outre, l’identification de la structure et des propriétés des inclusions, la manière dont celles-ci sont affectées par les conditions du procédé de fabrication, ainsi que leurs effets sur la performance mécanique de l’alliage qui en résulte, peuvent permettre d’identifier des voies en vue d’améliorer la performance de l’acier.
Des échantillons de petite taille sont produits dans notre laboratoire afin de générer des inclusions d’oxyde à l’intérieur d’une masse de fer fondue. Le module d’élasticité, la dureté et la résistance des inclusions sera évaluée par des techniques de nanoindentation ainsi que des procédures d’essai développées au LMM lors de projets précédents. Il s’agit notamment de réaliser des essais in situ à l’intérieur d’une chambre MEB afin de mesurer la résistance des inclusions. Pour ce faire, des échantillons en forme de “C” seront fabriqués à l’aide d’un faisceau d’ions focalisé. Cette géométrie permet lors d’un test d’engendrer des contraintes de traction maximales dans une zone de l’échantillon dépourvue d’artefacts liés à la préparation par faisceau ionique, tels que l’implantation de ions Ga+. Les systèmes d’intérêt comprennent les oxydes d’Al, de Si et de Mn, qui sont les éléments les plus couramment utilisés dans la pratique industrielle de la désoxydation de l’acier. L’influence d’autres éléments qui interviennent également dans le processus de fabrication de nombreux aciers industriels, tels que Ca, Mg, Ti et V, sera également étudiée.
Ce projet est subventionné par le Fonds National Suisse (FNS) projet No. 200021_182557.