Thèse soutenue

Conception et caractérisation d’alliages métalliques durs pour des applications de résistance à l’usure

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Auteur / Autrice : Lisa Rateau
Direction : Franck TancretAnna Fraczkiewicz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 21/04/2023
Etablissement(s) : Nantes Université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes) - Laboratoire Georges Friedel
Jury : Président / Présidente : Xavier Sauvage
Examinateurs / Examinatrices : Jean Dhers
Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Poquillon, Pascal Aubry

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’objectif de ce travail est de concevoir des alliages originaux pour le remplacement de la Stellite 6, un alliage à base de cobalt, utilisé dans l’industrie du nucléaire. Notre démarche consiste en une alternance d’approches numériques et expérimentales. Plusieurs critères de conception d’alliages ont été choisis, concernant les propriétés mécaniques (dureté, résistance à l’usure) ou la microstructure et les propriétés qui en découlent (phases en présence, résistance à la corrosion, effet TRIP). Leur modélisation a fait appel à plusieurs méthodes numériques, telles que la fouille de données (processus gaussien, algorithme de comparaison de paires) et la thermodynamique prédictive (méthode Calphad). L’optimisation des compositions des alliages a été opérée par un algorithme génétique multiobjectifs avec contraintes. Sur la base de ces résultats numériques, plusieurs alliages ont été élaborés et caractérisés expérimentalement (MEB, MET, DRX, essais mécaniques et d’usure). Plusieurs étapes de conception et de validation expérimentale ont été nécessaires afin de parvenir à la définition d’alliages prometteurs avec, notamment, une résistance à l’usure proche de celle de la Stellite 6. Riches en Fe et Cr, dopés au C, leur originalité vient d’un renforcement par le bore. Les résultats expérimentaux apportent aussi une validation de la démarche de conception d’alliages développée dans ce travail.