Les essais de fluage
Typiquement, un essai de fluage consiste à soumettre le matériau à une contrainte constante à haute température (\(T > T_F/2\)) (voir Fig. ci-après). Une déformation élastique consécutive à l’application de la charge se produit dans le matériau de façon quasi-instantanée, cette déformation augmente ensuite sous contrainte constante de manière progressive et non linéaire au cours du régime primaire. Très vite la vitesse de déformation se stabilise, on entre dans le régime de fluage secondaire (ou stationnaire) qui correspond au stade le plus long de déformation. Finalement, lorsque la déformation devient trop importante, un troisième stade, généralement très court, apparaît. Il s’agit du régime tertiaire qui conduit à la rupture.
Selon l’application et selon les caractéristiques du matériau que l’on souhaite mettre en évidence, différents paramètres peuvent être mesurés, par exemple :
le temps t correspondant à une déformation donnée \(\varepsilon\) (\({0,1}{\%}\), \({1}{\%}\), \({10}{\%}\), etc)
la déformation \(\varepsilon\) correspondant à un temps donné t de sollicitation (100, 1000, 10000 heures, etc)
le temps à rupture \(t_R\)
la vitesse de déformation dans le régime stationnaire qui s’exprime par :
\(\dot{\varepsilon}_{st} = A\cdot \sigma^n \cdot \exp \left( \frac{-Q}{RT} \right)\)
avec \(Q\) l’énergie d’activation des mécanismes microstructuraux mis en jeu (\({ \rm J.mol^{-1}}\)), \(R\) constante des gaz parfaits \((R = {8.32}{ \rm \, J.mol^{-1}.K^{-1}}),\) \(A\) et \(n\) des constantes déterminées expérimentalement, \(\sigma\) la contrainte appliquée, T la température. Notons que la valeur de \(n\) varie de \(n = 1\) pour des contraintes appliquées \(\sigma\) faibles (fluage diffusion) à \(n = 3\) à 8 pour des contraintes \(\sigma\) plus élevées (fluage dislocation). La vitesse de fluage stationnaire est d’autant plus importante que la température et/ou la contrainte sont élevées.