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Thèse soutenue

Etude de l'influence des éléments mineurs d'addition sur l'oxydation à haute température d'alliages base nickel

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Auteur / Autrice : François Delaunay
Direction : Michel Lenglet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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La compréhension des phénomènes d'oxydation à haute température des alliages base nickel revêt un intérêt particulier pour l'industrie nucléaire. Les performances de ces alliages, tout comme celles des aciers, sont fortement influencées par les différents éléments mineurs d'addition. Six alliages commerciaux ont été traités entre 800°C et 1000°C sous air et étudiés à l'aide des méthodes d'analyse complémentaires suivantes : spectroscopie de photoélectrons induits par un rayonnement X, spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, diffraction des rayons X et microscopie électronique à balayage couplée avec un système d'analyse en énergie des rayons X émis. Les résultats obtenus mettent en évidence le rôle très important des éléments mineurs d'addition que sont le manganèse, le silicium, le titane, l'aluminium et le niobium sur les mécanismes d'oxydation. La diffusion rapide du manganèse et du titane à travers la phase rhomboédrique formée initialement, conduit à la formation d'une couche d'oxydes de structure duplex. L'oxydation intergranulaire du titane et de l'aluminium est substantielle et peut être corrélée avec l'épaisseur de la zone affectée par la déplétion en chrome dans l'alliage sous-jacent. Le silicium favorise la formation du chromite de manganèse, cependant, le développement d'une couche continue de silice à l'interface oxyde-alliage ralentit la cinétique d'oxydation. La présence de niobium semble également avoir un effet bénéfique sur la résistance à l'oxydation. La comparaison de ces résultats avec ceux obtenus sur des aciers ferritiques et austénitiques étudiés au laboratoire et avec ceux issus de la littérature permet d'apporter des informations qualitatives concernant la vitesse de diffusion des différents éléments en fonction de la matrice. Ainsi, dans les aciers ferritiques, ou les vitesses de diffusion sont plus élevées que dans les matrices austénitiques, la diffusion du titane est plus rapide que celle du manganèse. Dans les aciers austénitiques, ces deux éléments diffusent à des vitesses comparables alors que dans les alliages base nickel, le manganèse diffuse plus vite que le titane.