Mécanique de propagation et bifurcation des fissures

Chez Lavoisier, un nouvel ouvrage vient d’être publié dans la série Matériaux, MIM.

Deux champs d’étude constituent la structure de cet ouvrage, l’un relatif à la modélisation de la singularité induite par la pointe d’une fissure qui est relatée dans le premier tome intitulé : Modélisation des champs mécaniques en pointe de fissure et des singularités.
Après un premier volume intitulé « Mécanique de la rupture par fissuration », ce deuxième tome traite des critères de propagation et de bifurcation de fissure en milieu élastique et élastoplastique sous des chargements monotones (Rupture fragile) et dynamique (Rupture par Fatigue).

 

 

 

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La thermographie active modulée appliquée à l’analyse de défaillance des circuits intégrés

Il n’y a pas seulement que les pièces d’organes mécaniques qui peuvent défaillir. La mécanique utilise de plus en plus de composants électroniques et de circuits intégrés (Mécatronique). Eux aussi peuvent être sujet à des défaillances et l’analyse de ces défaillances se doit d’utiliser des moyens adaptés. Un article publié dans Materials Science and Engineering d’octobre 2011 présente un procédé intéressant : la LIT

La thermographie active modulée (LIT : lock-in thermographie ), qui est une technique d’examen non destructif, peut également être utilisé pour identifier et localiser les défauts thermiques actifs électriquement dans les dispositifs microélectroniques. La localisation des défauts au niveau des circuits intégrés (IC) nécessite une résolution au µm. Mais la LIT peut également être appliquée pour localiser des défauts thermiques actifs sous-jacents dans des dispositifs microélectroniques totalement emballés par l’analyse du signal détecté thermique à la surface du dispositif. En plus de la localisation latérale de la zone réactive, sa profondeur peut également être déterminée par l’analyse du décalage de phase du signal thermique. Ceci est particulièrement apprécié pour la localisation  non destructive de défaut dans un système intégré  complexe 3D (3D paquet SiP). En comparaison avec les techniques la concurrentes d’imagerie thermique, comme l’imagerie à cristaux liquides ou l’imagerie fluorescence micro thermique, LIT est plus facile à appliquer car elle ne nécessite aucune couche thermosensible étrangère à la surface de l’appareil. En outre, la limite de sensibilité de cette technique dans la plage μK est nettement meilleure. En outre, le caractère dynamique de la LIT réduit le flou thermiques, et le problème de l’émissivité IR inhomogène peut être surmonté en utilisant l’image de phase ou l’image 0 ° / -90 °. La limite de résolution spatiale de la configuration utilisée pour l’imagerie microscopique thermique effectuée dans la plage à mi-longueur d’onde est d’environ 5 um, mais elle peut être amélioré à 1,5 um en appliquant des lentilles à immersion solide.

L’article présente la théorie du  principe de LIT et son utilisation pratique pour deux cas de dispositifs de circuits intégrés, un simple et un multiple.

Analyser la fatigue des matériaux

Comme pour toute défaillance de pièces rompues, un ensemble d’outils analytiques et de techniques est utilisé pour identifier les ruptures de fatigue et leur origine. Il s’agit notamment de l’examen macroscopique, de l’étude métallographique de la microstructure, des essais de dureté, de l’analyse chimique, de l’analyse élémentaire par microsonde et de la microscopie électronique à balayage (MEB).

Le blog « failure-analysis.info » présente la démarche illustrée de nombreux clichés caractérisant les aspects microfractographiques génériques des cassures de fatigue.

On aura l’occasion dans les prochaines semaines de revenir sur ces différents aspects qui seront illustrés par des fiches d’étude de cas traités au Cetim.

 

 

Fragilisation par l’hydrogène des aciers

La fragilisation par l’hydrogène réduit la ductilité, souvent au point que les métaux se comportent comme des céramiques. Par ailleurs, la résistance à la fatigue et la ténacité sont également considérablement réduits. La rupture fragile se produit sans avertissement et peut être soit immédiate, dans les heures qui suivent la fabrication, ou après des années de service. Des ruptures par fragilisation par l’hydrogène ont même été observées dans certaines parties non assemblées de pièces en stock, un phénomène connu sous le nom “shelf popping”.

Bien que la fragilisation par l’hydrogène se produise dans de nombreux alliages métalliques, l’acier à haute résistance semble être le plus sensible.

Le blog « Failure-analysis.info » propose une vue d’ensemble (3 articles) sur fragilisation par l’hydrogène uniquement des aciers à haute résistance, bien que les détails du phénomène  puissent s’appliquer généralement à d’autres métaux sensibles.

Un Blog dédié à l’Analyse de défaillance de composants électroniques

Le blog « www.FailureAnalysisBlog.com » est dédié à l’analyse de défaillance de composants électroniques , semi-conducteurs, circuits imprimés, etc.

Très détaillé, il présente les méthodes et outils propres à l’analyse de défaillance de ces composants souvent microscopiques.

De nombreux exemples de cas de défaillances sont exposés.

C’est vraiment une source intéressante à consulter.

 

 

Vieillissement hygrothermique d’un assemblage acier galvanisé/adhésif époxy

Le sujet fait l’objet d’une thèse de doctorat Paris Tech présentée et soutenue en novembre 2011 par Julie Bertho. J’ai trouvé cette thèse intéressante car elle permet d’appréhender certains phénomènes de vieillissement d’assemblage collés et propose des solutions.

Pendant le vieillissement hygrothermique d’assemblages collés pour l’industrie automobile, plusieurs phénomènes se superposent, avec différentes cinétiques : dégradation de l’adhésif, tenue de l’interphase polymère/métal et son hydrolyse, corrosion du substrat. Tous ces phénomènes intervenant au cours du vieillissement hygrothermique d’un assemblage acier galvanisé/adhésif époxy-dicyandiamide, sont d’origine physico-chimique.

Cette étude met en évidence que la chute des propriétés mécaniques (contraintes à rupture et au seuil, déplacement à rupture, énergie d’adhérence apparente) est directement liée à l’évolution chimique de l’adhésif et à long terme, à la corrosion du substrat. L’évolution chimique de l’adhésif a pour origine majeure l’hydrolyse de liaisons imines du réseau polymère, facilitée par la plastification de l’adhésif.

Au Cetim une équipe d’experts en collage connait bien tous ces problèmes de pertes de propriétés des liaisons collées. N’hésitez pas à les contacter.

 

Matériaux pour tubes de fours de reformage – historique, évolutions

Un article intéressant qui retrace l’historique et les progrès réalisés depuis une soixantaine d’années permettant l’augmentation de la durée de vie des tubes catalytiques des fours de reformage. Ces tubes sont en fontes alliées centrifugée résistant à la fissuration. L’attention est particulièrement portée sur la composition chimique des coulées de fonte pour améliorer le comportement des tubes.

Des exemples de détérioration de tubes sont illustrées de clichés montrant l’aspect des fissurations et  les évolutions des microstructures de la fonte des tubes.

Il est également fait état de la tendance des recherches en cours visant à une amélioration de performance des tubes.

Rupture de tirant de pont arrière sur 4X4

Je viens de trouver sur www.forum 4X4.org, une belle rupture initiée sur une fissure de fatigue ancienne. Le « quatre-quatreux » ne se trompe pas. Il s’agit effectivement d’une rupture de fatigue. La zone de fatigue correspond à la zone rouillée, cette fissuration progressive date et comme le dit un autre participant de ce forum : « Ton tirant se souvient des mauvais traitements précédents.. ». Certes c’est vrai mais s’agissant d’une fissure de fatigue, il ne serait pas impossible que la pièce présente un défaut à l’endroit de l’amorçage. Il se situe au niveau du plan de joint de forgeage et pourrait présenter de ce fait des replis. Dans les fiches d’analyse de défaillance que nous publierons prochainement un cas similaire fait l’objet d’une fiche. J’en ai extrait la microphotographie montrant les replis dans le plan de joint et au fond de ceux-ci des amorçages de fissurations progressives secondaires.

 

 

Voirhttp://www.forum4x4.org/threads/114752-toyota-solide-mon-oeil!!!