Dans l'industrie automobile, le procédé généralement utilisé pour la fabrication des culasses est le moulage en coquille par gravité. Il est progressivement remplacé par le Procédé à Modèle Perdu (PMP) dans un but d'optimisation de la géométrie, de réduction des coûts et de contrôle de la consommation des véhicules. Cependant, les pièces automobiles en alliage d'aluminium fabriquées par PMP ont une microstructure plus grossière et plus de pores que les pièces fabriquées en moulage en coquille par gravité à des vitesses de refroidissement plus grandes. Cette microstructure a une influence majeure sur le comportement en fatigue et les mécanismes d'endommagement des alliages Al-Si.

Dans ces travaux, les mécanismes d'endommagement en fatigue oligocyclique ont été étudiés lors d'essais in situ sous tomographie de synchrotron (SLS et ESRF) à la fois à température ambiante et à la température de service des culasses (250°C°) sur des échantillons prélevés dans les zones les plus critiques de la culasse (face flamme). Préalablement, des observations sous microtomographe par rayons X de laboratoire (MATEIS et ISIS4D) ont permis de sélectionner les échantillons et les zones d'observations et d'analyses au regard de la taille et de la localisation des pores en particulier.

La reconstruction 3D des images permet de visualiser les différents éléments de la microstructure (Si eutectique, intermétalliques au fer (α(AlFeMnSi) et β (AlFeSi)), intermétalliques au cuivre (Al2Cu et AlCuMgSi) à haute résolution (1,6 - 2.5 µm de taille de voxel). Le lien entre la microstructure et l'amorçage et la propagation des microfissures a ainsi pu être étudié en volume. Cette microstructure sert par ailleurs de texture naturelle pour la corrélation d'images volumiques.

Grace aux champs de déplacement 3D mesurés, la localisation et le développement de la déformation sont suivis au cours du cyclage. Il est démontré que la microstructure complexe 3D du matériau et la présence des pores produit des hétérogénéités locales qui peuvent être corrélées avec l'amorçage et la propagation des fissures de fatigue.