Oxydation des quasi-cristaux pour applications industrielles

par Gaëtan Bonhomme

Thèse de doctorat en Science et génie des matériaux

Sous la direction de Jean-Marie Dubois.

Soutenue en 2003

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

Le président du jury était Jean Étourneau.

Le jury était composé de Daniel Urffer.

Les rapporteurs étaient Carl Magnus Bergman, Eric Gaffet.


  • Résumé

    Nous avons étudié le comportement à l'oxydation d'alliages quasicristallins et approximants dans des conditions proches de l'usage industriel ainsi que l'évolution résultante de leurs propriétés de mouillage. Deux alliages ont été sélectionnés, composés respectivement de la phase icosaédrique du système AlCuFe et de l'approximant orthorhombique O1 de la phase décagonale du système AlCuFeCr. Ce travail de thèse a été mené sur des échantillons frittés et sur des poudres. Que ce soit lors de la préparation des surfaces par polissage ou lors de l'oxydation entre la température ambiante et 500ʿC, les caractérisations par diffraction des rayons X, microscopie électronique en transmission, spectroscopie de photoélectrons et ellipsométrie laser ont permis de montrer la prépondérance de la chimie des alliages sur leur structure lors de leur comportement en corrosion sèche. Dans le cas de ces alliages à base aluminium, une couche amorphe d'oxyde de cet élément croît systématiquement à la surface des échantillons. Selon les conditions, les autres espèces chimiques de l'alliage sont également susceptibles de s'oxyder. Dans la gamme des températures et des atmosphères étudiées, une dépassivation est observée au-delà de 300ʿC ainsi que dans l'eau bouillante. Dans le cas de la phase icosaédrique, un effet réservoir est invoqué pour expliquer les transformations de phase qui se produisent lors de l'oxydation. L'évolution des propriétés de non-adhérence a été étudiée juste après la préparation de surface ainsi qu'après oxydation. Ces propriétés sont liées au système complet formé par le substrat intermétallique, la couche d'oxyde(s) promue lors de l'oxydation et la chimie de l'extrême surface -couche carbonée, hydroxydes et liaisons hydroxyles-. Lors de l'oxydation à 500ʿC, une dégradation réversible de la non-adhérence a été observée.

  • Titre traduit

    Oxidation of industrial quasicrystals


  • Résumé

    The oxidation behavior of quasicrystalline and approximant compounds has been studied in near industrial environnement, together with the subsequent evolution of their wetting properties. Two alloys have been selected: the icosahedral phase of the AlCuFe system and the O1 orthorhombic approximant of the decagonal phase in the AlCuFeCr system. Samples were either sintered pins or powders. Caracterisation techniques include X-ray diffraction, transmission electron microscopy, photoelectrons spectroscopy and laser ellipsometry, carried on specimens after just the surface preparation, i. E. Polishing, and atter oxidation cycles. It has been shown that the alloy chemistry prevail on the structure regarding the oxidation behavior. Because these intermetallics are Al-based, amorphous alumina is always formed on the surface. Depending on the oxidation conditions, the other chemical species can also oxidize. Ln the studied temperature and atmosphere ranges, depassivation is experienced either above 300ʿC and in boiling water. When oxidizing the icosahedral phase, a reservoir effect is proposed to explain occurring phase transformations. Non-wetting behavior was also studied just atter surface preparation and atter oxidation. Non- wetting properties are related to the complete surface system being the intermetallic substrate, the oxide(e) layer(s) it promotes and the extreme surface -carbon layers, hydroxides and hydroxyles bonds-. During cycles at 500ʿC, a reversible behavior is experienced.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chap.

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  • Bibliothèque : Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Bibliothèque. Campus de Sevenans.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THESE 03 BON
  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003 BONHOMME G.
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