Etude et caractérisation de la diffusion de l'azote à 843 K dans les systèmes binaires Fe-N et ternaires Fe-N-V et Fe-N-Mn : modélisation des phénomènes de diffusion-précipitation

Study and caracterisation of nitrogen diffusion at 843 K in the binary system Fe-N and ternary systems Fe-N-V and Fe-N-Mn : modelling of diffusion-precipitation phenomens

• Auteur / Autrice : Mohamed Gouné
• Direction : Henri Michel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et ingénierie des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Précipitation (chimie)

Diffusion (physique)

Modèles mathématiques

Azote

Résumé

Le travail proposé dans ce mémoire concerne le développement de modèles de diffusion-précipitation de l'azote dans les systèmes binaire Fe-N et ternaires Fe-V-N et Fe-Mn- N. Dans le cas la diffusion de l'azote dans le système binaire Fe-N, nous proposons un modèle numérique prenant en compte la dépendance en concentration du coefficient de diffusion intrinsèque de l'azote dans les phases [epsilon] et [gamma]'. La non-linéarité du problème est traité sans aucune hypothèse sous-jacente quant à la position des interfaces. L'évolution du facteur thermodynamique est déterminée à partir des modèles de solution sub-régulière. Il existe un très bon accord entre les résultats du modèle et les données expérimentales de la littérature. Par conséquent, la mobilité et le coefficient d'auto-diffusion respectifs de l'azote dans les phases [epsilon] et [gamma]' ont été réévalués. Dans le cas de la diffusion de j'azote dans les systèmes ternaires Fe-V-N et Fe-Mn-N, nous avons développé un modèle original qui décrit simultanément la diffusion de l'azote et la précipitation de nitrures d'éléments d'alliage dans la couche de diffusion. Ce modèle, basé sur la méthode des volumes finis est couplé avec une description thermodynamique du système considéré. La validation de nos calculs a nécessité une étude expérimentale complète des couches de diffusion obtenues après nitruration à 843K des alliages Fe-O,55%V et Fe-l,62%Mn, à partir de la microsonde de Castaing, la microscopie électronique en transmission et la diffraction des rayons X. En particulier, nous avons montré l'existence d'une nouvelle phase [eta]' dans le sytème Fe-Mn-N dont le groupe spatial a été déterminé à partir de la théorie des symétries. Les résultats du modèle sont en parfaite accord avec les données expérimentales. Celui- ci pouvant aisément se généraliser aux systèmes multicomposants