Anisotropic polycrystal plasticity due to microstructural heterogeneity: A multi-scale experimental and numerical study on additively manufactured metallic materials

Les pièces métalliques fabriquées de manière additive (AM) présentent des 
microstructures sensiblement différentes de celles qui sont produites de manière 
conventionnelle. Des études de caractérisation ont révélé que la microstructure des
matériaux métalliques AM tels que construits est très hétérogène à bien des égards. 
La réponse mécanique fortement anisotrope sous déformation plastique observée dans les 
métaux AM, par rapport à leurs homologues de fabrication conventionnelle, réside dans 
les disparités microstructurelles inhérentes susmentionnées. Dans cette étude, nous 
nous sommes concentrés sur un acier à haute teneur en manganèse (HMnS) traité par 
fusion au lit de poudre laser (LPBF), qui présente une plasticité induite par le 
jumelage (TWIP). La microstructure telle que construite est soigneusement caractérisée 
par des techniques de diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD), de microscopie 
électronique à transmission (TEM) et de diffraction des rayons X (XRD). Pour déployer 
le potentiel de la fabrication additive des métaux, il est essentiel de comprendre la 
microstructure des produits AM et son lien avec les propriétés mécaniques au moyen de 
la modélisation numérique et de la simulation. La réponse mécanique des composants AM 
sous déformation plastique est très complexe et sa simulation nécessite une 
modélisation et des méthodes numériques avancées. Dans la présente étude, afin de 
simuler la plasticité anisotrope du LPBF-HMnS, nous avons utilisé la méthode plein 
champ pour l'homogénéisation computationnelle des polycristaux combinée à la 
modélisation de la microstructure constitutive et statistique de la plasticité 
cristalline cristalline. L'impact de différentes caractéristiques d'hétérogénéité 
microstructurale induites par le processus sur le comportement de durcissement 
macroscopique du matériau a été étudié de manière complète et systématique. Enfin, il a
été expliqué pourquoi le matériau AM choisi avec les paramètres de traitement et la 
composition chimique sélectionnés représentait un candidat idéal pour une évaluation 
générique de la plasticité polycristalline anisotrope due à l'hétérogénéité 
microstructurale.

 

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