Effet de l'oxygène et de l'yttrium sur la nanoprécipitation et sur la recristallisation dans un alliage ODS Fe-14Cr
Auteur / Autrice : | Marc-Antoine Thual |
Direction : | Marie-Hélène Mathon, Thierry Baudin |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 20/12/2017 |
Etablissement(s) : | Université Paris-Saclay (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Léon Brillouin (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1974-....) - Synthèse, Propriétés et Modélisation des Matériaux (2014-.... ; Orsay, Essonne) - Service des Recherches Métallurgiques Appliquées |
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019) | |
Jury : | Président / Présidente : Frederico Garrido |
Examinateurs / Examinatrices : Marie-Hélène Mathon, Thierry Baudin, Frederico Garrido, Benoît Appolaire, Denis Delagnes, Alexandre Legris | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Appolaire, Denis Delagnes |
Mots clés
Résumé
Les alliages ferritiques Fe—14Cr renforcés par une dispersion d'oxydes (ODS) riches en Y, Ti et O sont envisagés comme matériaux de structure pour la prochaine génération de réacteurs nucléaires. Ils allient résistance à l’irradiation neutronique et excellentes propriétés mécaniques, notamment en fluage à hautes températures. Ce travail s'est positionné sur la compréhension des effets induits par de légères variations en oxygène et en yttrium autour d’une composition chimique de référence Fe—14Cr—1W—0,3Ti—0,3Y₂O₃. Nous avons montré que le paramètre crucial est la cinétique de précipitation des nanorenforts. Elle conditionne l’évolution de la microstructure globale que ce soit avant, après filage ou sous traitement thermique. Cette cinétique est propre à la nature des phases précipitant, à leur structure cristallographique et aux relations d'orientations à l'interface particules/matrice. Ce dernier paramètre détermine la stabilité des nanorenforts et par voie de conséquence les mécanismes de recristallisation, et in fine les propriétés mécaniques. La variation des teneurs en oxygène et en yttrium peuvent induire des états consolidés à peu près équivalents en termes de nanodispersion et de propriétés mécaniques bien que les mécanismes inhérents soient différents. Les enrichissements en oxygène et en yttrium conduisent tous les deux à une recristallisation du matériau à 1300°C mais avec des mécanismes radicalement différents. Les résultats de cette étude permettent de proposer des valeurs seuil à ne pas dépasser, 0,3% de Fe₂O₃ et 0,7% d’yttrium, pour conserver de bonnes propriétés mécaniques.