Aspects microstructuraux de l'oxydation d'alliages de Zirconium

Microstructural aspects of the oxidation of zirconium alloys

• Auteur / Autrice : Christian Proff
• Direction : Clément Lemaignan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 06/05/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Paul Scherrer Institut
• Jury : Président / Présidente : Didier Gilbon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sousan Abolhassani
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Barberis, Arthur Motta

Mots clés

Mots clés libres

Alliages binaires de zirconium

Précipités

Corrosion

Oxyde

MET

Microstructure

Binary zirconium alloys

Precipitates

Corrosion

Oxide

TEM

Microstructure

Résumé

Cette thèse est axée sur la caractérisation microstructurale des précipités dans les oxydes des alliages binaires de zirconium (1 wt.% Fe, Cr , Ni ou 0.6 wt.% Nb). La température d'oxydation est fixée au 415°C. Les échantillons sont oxydés dans l'air et dans l'autoclave sous des pressions différentes et dans un microscope électronique à balayages environnemental sous vapeur d'eau. Les résultats des recherches peuvent être résumés ci-dessous : -Deux types d'oxydation (retardée et non retardée) ont été observés pour les précipités. -Le facteur de Pilling-Bedworth des précipités est plus élevé par rapport à celui de zirconium. -Les précipités contenant du fer entrainent une formation des cristaux de l'oxyde de fer pur à la surface du matériau, quand les précipités sont à la surface ou à la proximité. Ces observations mènent à la conclusion que le comportement d'oxydation des précipités peut être corrélé à leurs compositions et à la tendance d'oxydation de leurs éléments constituants.

This thesis is focused on the microstructural characterisation of precipitates in the oxide of binary zirconium alloys (1 wt.% Fe, Cr or Ni or 0.6 wt.% Nb) under different oxidation conditions at 415°C. The samples were oxidised in autoclave in air and steam and in an environmental scanning electron microscope in water vapour. The microstructural evolution of the precipitates during oxidation was characterised using electron microscopy. The findings from the analysis are the following: -Two types of oxidation behaviour are observed for precipitates. -Pilling-Bedworth ratio of precipitates is higher than that of the zirconium matrix. -Formation of pure iron oxide crystals on the surface for iron bearing precipitates close to or at the surface. From these observations it is concluded that the precipitate oxidation behaviour can be correlated to precipitate composition and oxidation tendency of the elements in the precipitates. Iron exhibits clearly different behaviour.