Etude de la propagation lente des fissures et du comportement en fluage à haute température de la mullite

Abstract

L’utilisation des céramiques dans des applications nouvelles notamment à très haute températures nécessite une bonne connaissance de leurs propriétés thermomécaniques et particulièrement le comportement des fissures et la résistance au fluage sous des conditions données de température et de chargement. Dans ce but, l’étude de la propagation sous critique des fissures dans la mullite a été mené de la température ambiante jusqu’à 1400°C en utilisant des éprouvettes de double torsion et en imposant une charge constante. Ainsi on a mis en évidence : - Une valeur seuil du facteur d’intensité de contrainte au-dessous de laquelle aucune propagation n’est observée. - Un changement de mécanisme de propagation de la fissure vers 1200°C : croissance par clivage au-dessous de 1200°C et rupture intergranulaire par écoulement visqueuse pour les très hautes températures. - En considérant une loi puissance, l’exposant de la contrainte a été déterminé à RT. 1100, 1200 et 1300°C. D’autres part, l’étude du comportement en fluage de la mullite entre 1100 et 1450°C a montré que la vitesse stationnaire de fluage peut être représentantes par la relation : ε=A oⁿ exp (-Q/RT) avec un exposant de contrainte n proche de l’unité et une énergie d’activation de l’ordre de 410 Kj/mol pour les basses températures et 730 Kj/mol au-delà de 1300°C. Les observations ou MEB de faciès de rupture suggéraient que la propagation sous critique des fissures joue un rôle primordial dans le processus de la rupture. Une modélisation des courbes de fluage a été proposée ; ce qui nous a permis de déterminer les vitesses stationnaires d fluage pour les éprouvettes rompues dans le stade transitoire. Les durées de vie expérimentales sont comparées à celles évaluées par une simulation basse sur l’intégration des lois V-Ki déterminées par la méthode de double torsion à 1200 et 1300°C. Le bon accord observe confirme l’hypothèse de Lange qui stipule que la durée du fluage est limité par la SCS des fissures.