Élaboration et caractérisation d’alliages base chrome pour applications à très haute température

Elaboration and characterization of chromium based alloys for very high-temperature applications

• Auteur / Autrice : Laurent Royer
• Direction : Pierre Steinmetz, Stéphane Mathieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux
• Date : Soutenance le 21/01/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie du Solide Minéral
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Chevalier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Mathieu, Jean Steinmetz, Georges Bancon, Christophe Liebaut
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gérard Moulin, François Ropital

Mots clés

Mots clés contrôlés

Verre fondu

Corrosion sèche

Matériaux -- Effets des hautes températures

Chrome -- Alliages

Mots clés libres

Très hautes températures

Résumé

Dans l’industrie permettant l’obtention des laines d’isolation, les superalliages base cobalt ou base nickel sont largement employés. En fonctionnement ils sont soumis à de nombreuses contraintes à haute température (HT) résultant du contact avec les silicates fondus ainsi qu’à la proximité de bruleurs. Aux environs de 1200°C, les propriétés de ces alliages s’effondrent. Afin d’augmenter les températures de fonctionnement, il est nécessaire de changer le matériau de base de l’alliage. Dans ce cadre, choisir le chrome est pertinent en raison des bonnes propriétés que son oxyde Cr2O3 confère aux alliages à HT. Cet élément doit toutefois être allié afin de limiter sa fragilité à basse T et sa ductilité à HT. Dans ce travail, le comportement en oxydation de Cr à 1300°C a été étudié. Trois familles d’alliages ont été caractérisées. Au regard des essais d’oxydation, une seule famille a le potentiel nécessaire pour l’application visée. Sa caractérisation puis son optimisation ainsi que l’étude des phénomènes rencontrés à HT (oxydation, corrosion, vieillissement,…) ont été entrepris.

In the glass making industry, for glass wool insulation production, cobalt or nickel based alloys are used. They operate at high temperature (HT) under specific conditions resulting from glass melts contact and burner proximity. When the T exceeds 1200°C, the properties of these alloys are lost. Increasing T can only be obtained by changing the alloys’ based material. In this frame, choosing chromium alloys is relevant because of the properties its oxide Cr2O3 confers. However, due to its high brittleness at low T and its ductility at HT, Cr has to be alloyed with other elements. In this work, the oxidation behavior of Cr at 1300°C was studied. Then 3 different systems were characterized. Towards the oxidation behavior only one is compatible with a HT environment. Its characterization then its optimization as well as the study of the phenomena met at HT (oxidation, corrosion, ageing, …) were then begun.