Ιmpact des caractéristiques micrοstructurales d'un alliage ΝΙ-20%CR élabοré par fabricatiοn additive sur les prοpriétés électriques et la tenue à la cοrrοsiοn électrοchimique

Impact of the microstructural characteristics of a Ni20Cr alloy made by additive manufacturing on the electrical properties and the electrochemical corrosion resistance

• Auteur / Autrice : Lydie Mas
• Direction : Eric Hug
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 09/10/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de cristallographie et sciences des materiaux (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Delaunois, Christine Blanc, Clement Keller, Patrice Peyre, Philippe Marie, Mayerling Martinez celis, Benoit Ter-ovanessian, Eric Hug
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Fabienne Delaunois, Christine Blanc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prototypage rapide

Mots clés libres

Fusion laser sur lit de poudre

Corrosion

Impédance

Film passif

Alliage Ni20Cr

Laser powder bed fusion

Corrosion

Impedance

Passive film

Ni20Cr alloy

Résumé

Le procédé de fusion laser sur lit de poudre est une méthode de fabrication multi-paramètres utilisée pour élaborer l’alliage Ni20Cr. Plusieurs microstructures sont obtenues en faisant varier l’énergie de construction (46, 62, 92, 119, et 298 J/mm3 à 67°) et l’angle de rotation entre chaque couche (67°, 90° et 0° à 92 J/mm3). La résistance à la corrosion et les propriétés du film passif sont étudiées en milieu chloré et non chloré. Pour cela, différents essais sont réalisés tels que des essais potentiodynamiques (comportement en corrosion), des mesures de spectroscopie d’impédance électrochimique (propriétés électriques de la couche d’oxyde), des analyses de Mott-Schottky (propriétés semi-conductrices) et des tests d’immersion en FeCl3 (résistance à la piqûration). De plus, l’épaisseur du film passif (natif) est estimée par ellipsométrie et mesurée par MET. Les résultats obtenus montrent que l’énergie de construction n’a pas d’impact sur le comportement en corrosion (en milieu chloré ou non chloré), et l’angle de rotation à 0° présente une plus faible résistance à la piqûration en milieu chloré. En outre, les échantillons élaborés par FA ont un film passif plus épais et un large domaine passif en milieu chloré leur offrant une meilleure résistance à la piqûration que l’alliage conventionnel. Au niveau microstructural, les échantillons construits par FA ont une faible proportion de HAGB comparé au matériau conventionnel, une absence de macles, et une structure dendritique cellulaire.

Laser melting on a powder bed is a multi-parameter manufacturing method used to produce the Ni20Cr alloy. Several microstructures are obtained by varying the building energy (46, 62, 92, 119, and 298 J/mm3 at 67°) and the angle of rotation between each layer (67°, 90° and 0° at 92 J/mm3). Corrosion resistance and passive film properties are studied in NaCl and Na2SO4 environments. Various tests were carried out, including potentiodynamic tests (corrosion behavior), electrochemical impedance spectroscopy measurements (electrical properties of the oxide layer), Mott-Schottky analyses (semiconducting properties) and immersion tests in FeCl3 (pitting resistance). In addition, the thickness of the (native) passive film was estimated by ellipsometry and measured by TEM. The results obtained show that building energy has no impact on corrosion behavior (in both media), and the angle of rotation at 0° presents a lower resistance to pitting in NaCl electrolyte. Moreover, the samples produced by AM have a thicker passive film and a wider passive domain in NaCl, giving them better resistance to pitting than the conventional alloy. At the microstructural level, AM samples have a low proportion of HAGB compared with conventional material, an absence of macles, and a cellular dendritic structure.