J. Phys. IV France 12 (2002) Pr6-125
DOI: 10.1051/jp4:20020220

Analyse par diffraction des neutrons des déformations résiduelles dans un alliage de zirconium après un chargement thermomécanique

N. Letouzé^{1, 2}, R. Brenner¹, J.L. Béchade², O. Castelnau¹, M.H. Mathon³ and B. Bacroix<sup>1

1</sup>  LPMTM, UPR 901, Université Paris 13, 99 avenue J.B. Clément, 93230 Villetaneuse, France
²  CEA/DEN, Service de Recherches Métallurgiques Appliquées, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France
³  LLB, Laboratoire Léon Brillouin, CEA/CNRS, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France

Abstract
After a thermomechanical loading, it resides within a polycrystalline material an heterogeneous elastic strain field resulting from accommodation of the plastic and/or thermal local deformations. X-rays or neutrons diffraction makes it possible to quantify the average strain and their fluctuations within the diffracting volume (displacement and broadening of the line profil). When measurements are taken in volume (neutrons in our case) on a massive sample containing a large number of grains, they can be compared precisely with the results of homogenisation methods. Indeed, they are, as well as diffraction, a statistical method to analysis local mechanical fields. Moreover, they give access not only to the average mechanical fields by family of orientation (first order moment), but also to the heterogeneity of these fields (second order moment) on the same family and thus by extension on a diffracting volume. We have the results obtained on Zircaloy-4 having undergone a creep in traction at 400 C, which validates the methodology of comparison between measurements and the simulation carried out with a model of nonlinear homogenisation (self-coherent type affine in thermoelastoviscoplasticity) via the "residual strain map".

Résumé
Après un chargement thermomécanique, il réside au sein d'un matériau polycristallin un champ de déformation élastique hétérogène issu de l'accommodation des déformations locales plastiques et/ou thermiques. La diffraction des rayons X ou des neutrons permet de quantifier les déformations moyennes et leurs fluctuations au sein du volume diffractant (déplacement et élargissement de la raie de diffraction). Lorsque les mesures sont effectuées en volume (neutrons dans notre cas) sur un échantillon massif contenant un grand nombre de grains, elles peuvent être comparées précisément aux résultats des méthodes d'homogénéisation. En effet, ils sont, au même titre que la diffraction, une méthode statistique d'analyse des champs mécaniques locaux. De plus, ils donnent accès non seulement aux champs mécaniques moyens par famille d'orientation (moment d'ordre 1), mais aussi à l'hétérogénéité de ces champs (moment d'ordre 2) sur la même famille et donc par extension sur un volume diffractant. Nous présentons les résultats obtenus sur un Zircaloy-4 ayant subi un fluage en traction à 400 C, qui valide la méthodologie de comparaison entre les mesures et la simulation menée avec un modèle d'homogénéisation non linéaire (type auto-cohérent affine en thermoé lastoviscoplasticité) via la "carte de déformations résiduelles".

© EDP Sciences 2002