Thèse soutenue

Mécanismes et cinétiques d'oxydation de matériaux ultraréfractaires sous conditions extrêmes

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Auteur / Autrice : Vincent Guérineau
Direction : Siméon Cavadias
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science des matériaux
Date : Soutenance le 15/12/2017
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et recherches aérospatiales (France). Département Matériaux et Structures (DMAS)
Jury : Président / Présidente : Marianne Balat-Pichelin
Examinateurs / Examinatrices : Marie-Pierre Planche, Jérôme Pulpytel, Aurélie Julian-Jankowiak, Cédric Guyon
Rapporteurs / Rapporteuses : Marianne Balat-Pichelin, Alexandre Maître

Résumé

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Les Céramiques Ultra-Haute Température (UHTC) sont des matériaux prometteurs dans le cadre d'applications en conditions extrêmes comme les parties proéminentes de véhicules à rentrée atmosphérique ou les chambres de combustion de moteurs aéronautiques. La compréhension des mécanismes d'oxydation à haute température présente donc un intérêt majeur, car les réactions en milieu oxydant limitent fortement leur durée de vie. Les matériaux ZrB2-SiC, HfB2-SiC et HfB2-SiC-Y2O3 ont été soumis pendant des durées et températures variables (jusqu'à 2400°C) à des environnements contrôlés contenant de la vapeur d'eau. Les microstructures formées ont été décrites, et les mécanismes et cinétiques d'oxydation régissant leur comportement ont été analysés. L'importance de la stabilité et de la nature de la phase vitreuse formée durant l'oxydation a été soulignée. En complément de ces analyses microstructurales, une campagne d'essais utilisant la Fluorescence Induite par Laser (LIF) a permis, via la détection in situ de la molécule BO2, de comprendre plus finement la dynamique de la phase vitreuse lors de l'oxydation. Enfin, une modélisation de la croissance de couches oxydées sur un matériau monophasé a été effectuée.