Academic literature on the topic 'Ferrites (matériaux magnétiques) – Détérioration'

Les principaux phenomenes physiques et chimiques, intervenant entre les armatures corrodees et le beton qui les enrobe, sont etudies sur un modele experimental associant acier corrode et pate de ciment et sur des melanges simples entre les produits de corrosion de l'acier et les composants du ciment. La couche des produits de corrosion sur l'acier, en raison de son importance porosite ouverte, absorbe par capillarite une fraction de l'eau de la pate fraiche provoquant la perturbation de l'hydratation du ciment dans une epaisseur trois fois plus importante que celle de la couche de corrosion sur l'acier. L'absorption d'eau s'accompagne par un degagement de l'air occlus dans la couche de corrosion formant des vides a la limite de presence de la pate et creant, ainsi, une zone de faible resistance entre l'acier et la pate. Des les premiers jours de cure, les produits de corrosion de l'acier reagissent avec l'hydroxyde de calcium et l'eau de la pate pour former un ferrite de calcium hydrate hexagonal et un ferrite de calcium hydrate cubique. La presence d'ions carbonates ou chlorures accelere les reactions precedentes et conduit a la formation de carboferrite de calcium hydrate ou de solutions solides entre ferrite et chloroferrite de calcium hydrate. En presence d'ions sulfates, le monosulfoferrite et le trisulfoferrite de calcium hydrate se forment. La cristallisation de ces produits dans la zone de transition entre l'acier corrode et la pate de ciment se traduit par une amelioration locale des proprietes mecaniques de la liaison

La ferrite des aciers inoxydables austéno-ferritiques se décompose selon un mode spinodal en deux solutions solides isomorphes, l'une riche en fer () et l'autre riche en chrome () pour des températures atteignant 400°C. Cette décomposition est parfois accompagnée par une précipitation homogène d'une phase intermétallique (phase g). Dans ce travail, nous étudions l'influence des paramètres d'élaboration de l'acier, et plus particulièrement celle de la vitesse de trempe, sur l'évolution microstructurale au vieillissement du matériau. Ces évolutions microstructurales se produisant dans la ferrite à très fine échelle, la sonde atomique et la spectrométrie Mössbauer ont été les outils privilégiés de cette étude. L'analyse des états de réception a montré que le niveau de décomposition de la solution solide ferritique était directement corrélé à l'efficacité de la trempe. Les écarts initiaux de démixtion se trouvent ensuite répercutés sur l'évolution ultérieure du matériau au cours des traitements thermiques. Plus la vitesse de trempe est importante, moins l'état initial est décomposé et plus l'évolution ultérieure au vieillissement est retardée. L'étude des tout premiers stades de vieillissement a révélé l'existence d'une réversion de la démixtion qui se traduit par une amélioration des propriétés mécaniques de l'acier. Nous expliquons cette réversion par la disparition de germes de la phase formés lors du passage de l'acier, durant la trempe, dans le domaine de germination-croissance du diagramme de phases. Ces germes se dissolvent aux températures de traitement thermique (300-400°C) qui placent l'acier dans le domaine de décomposition spinodale. La dissolution des germes fait place à des fluctuations locales de la concentration du chrome, qui servent de tremplin à l'amorce de la décomposition spinodale. Selon l'efficacité de la trempe, le nombre de germes formés sera plus ou moins important, et donc l'amorce de la décomposition spinodale sera plus ou moins rapide expliquant ainsi les décalages de cinétiques observés.

Comprendre l'origine de la fragilisation des aciers austéno-ferritiques utilisés dans les coudes moulés des circuits primaires des centrales nucléaires est une étape clé pour l'anticipation de leur vieillissement. Cette prédiction nécessite une caractérisation et une compréhension du mécanisme de transformation de phase à l'origine de ce constat : la décomposition de la ferrite. Ainsi, de façon duale, des ferrites d'aciers vieillis plus de 20 ans, sur site ou en laboratoire ainsi qu'à différentes températures, ont été analysées par sonde atomique tomographique et un travail de simulation de la décomposition de la ferrite d'alliages modèles Fe-Cr a été initié. Afin de valider les paramètres utilisés en simulation Monte Carlo, une étude expérimentale de la démixtion d'un alliage Fe–20 % at. Cr vieilli à 500°C a été réalisée. Cette étude expérimentale a montré qu'un régime de germination non classique (GNC) intervient dans cet alliage. La simulation de la décomposition de la ferrite dans le même alliage, vieilli à la même température, n'a pas révélé l'enrichissement progressif des précipités de phase α' caractéristique de la GNC. L'étude d'aciers vieillis plus de 20 ans a permis de confirmer que les aciers vieillis en laboratoire sont représentatifs de ceux vieillis sur site (pour T < 350°C), que la phase G (précipitation intermétallique à l'interface des phases α/α') n'influence pas la fragilisation de la ferrite et que la différence de traitement thermomécanique n'est pas déterminante quant à l'écart de décomposition observé dans ces aciers
Embrittlement study of duplex stainless steels is a very important in order to predict the lifetime of primary circuits of nuclear power plant. Ferrite steels aged over 20 years, on-site, in laboratory and at different temperatures was analyzed by tomographic probe atom to assess the trend of aging of these materials with very long times. A more prospective work was also carried out, the aim was to model the decomposition of ferrite from austenitic-ferritic steels. The simulation of the decomposition of these steels are very complex, we initiated preliminary work in modelling the Fe-Cr alloys, because the decomposition of Fe and Cr in these steels is the main cause of their fragility. To validate the parameters used in simulation, an experimental study of the decomposition of an alloy Fe-20% at. Cr aged at 500 ° C was performed. This experimental study has shown that a non-classical germination (NCG) is involved in this alloy. The performed simulations on the same alloy at the same temperature, did not reproduce the progressive enrichment of precipitated phase α' (characteristic of NCG). The study of steels, aged over 20 years, has confirmed that the steel aged in laboratory are representative to steel aged in site ( T <350 ° C). Moreover, it has been shown that the Gphase (intermetallic precipitation at the interface α/α' phases) does not influence the embrittlement of the ferrite and the difference of thermo-mechanical treatment is not determinant of the variance decomposition observed in these steels

Les aciers austéno-ferritiques utilisés dans la conception de diverses pièces moulées (valves, corps de pompe, etc.) du circuit primaire principal des centrales nucléaires de 2ème génération présentent une évolution de leurs propriétés mécaniques aux températures de service comprises entre 285 °C et 325 °C. Ces alliages biphasés, qui combinent la ferrite et l’austénite, vont présenter un durcissement microstructural qui se produit au sein de la ferrite. Ce durcissement est lié à deux transformations de phases comprenant, d’une part, la décomposition spinodale en une phase α riche en Fe et une phase α’ riche en Cr, et d’autre part, la formation de phase G riche en éléments d’alliage Ni, Si, Mn, Mo. Alors que les aciers austéno ferritiques contenant du Mo présentent un durcissement plus important que les aciers sans Mo, l’observation d’un acier purement ferritique contenant du Mo présentait, au contraire, un durcissement moins important en raison de l'absence de précipitation de la phase G. Cette étude avait pour objectif de comprendre l’influence de l’austénite sur le vieillissement de la ferrite, qui était l’hypothèse principale avancée, pour expliquer la raison du durcissement moins important de l’acier purement ferritique. Pour parvenir à confronter cette hypothèse, l’utilisation d’une méthode électrochimique a permis la dissolution sélective de l’austénite pour obtenir une ferrite sans austénite, de même composition, morphologie et histoire thermo-mécanique que la ferrite avec austénite. L’étude par sonde atomique tomographique de l’évolution microstructurale de ces deux ferrites, ainsi que celle d’un acier purement ferritique pour une condition de vieillissement de 1 000 h à 400 °C, a permis l’étude et la compréhension des points suivant :- Les résultats ont montré que la présence d'austénite induit des contraintes résiduelles de compression sur la ferrite, qui ne sont pas la cause du vieillissement plus rapide des aciers austéno-ferritiques, puisqu’aucune différence significative de microstructure n’était observable entre les ferrites avec et sans austénite.- La caractérisation de l’effet du gradient de composition Cr/Ni à proximité des interfaces α/γ sur l’évolution microstructurale de la ferrite a été réalisée. L’évolution des concentrations en Cr et Ni vers les interfaces α/γ n’impacte pas la décomposition spinodale mais affecte la formation de la phase G, avec comme principal effet une forte diminution de la densité de nanoparticules vers les interfaces α/γ.- Les contraintes résiduelles étant hors de cause, l’hypothèse d’un effet de la composition chimique a été envisagé. Ainsi, les résultats ont montré que la densité numérique des particules de phase G est fortement corrélée à la concentration en impuretés de la ferrite. L’absence d’impuretés dans l’alliage ferritique semble expliquer l’absence de nanoparticules de phase G aux interdomaines α/α’ et donc le vieillissement moindre de l'alliage ferritique
Austeno-ferritic steels used in the design of various cast components (valves, pump bodies, etc.) in the primary circuit of second-generation nuclear power plants exhibit changes in their mechanical properties at service temperatures between 285°C and 325°C. These two-phase alloys, which combine ferrite and austenite, exhibit a microstructural hardening that occurs within the ferrite. This hardening is associated with two phase transformations, including, firstly, spinodal decomposition into an α phase rich in Fe and an α' phase rich in Cr, and secondly, the formation of a G phase rich in alloying elements Ni, Si, Mn, Mo. While austeno-ferritic steels containing Mo present a greater hardening than steels without Mo, the observation of a purely ferritic steel containing Mo, on the contrary, showed less hardening due to the absence of G phase precipitation. The aim of this study was to understand the influence of austenite on the aging of ferrite, which was the main hypothesis put forward to explain the reason for the lesser hardening of purely ferritic steel. To confront this hypothesis, the use of an electrochemical method allowed for the selective dissolution of austenite to obtain austenite-free ferrite, with the same composition, morphology, and thermo-mechanical history as the ferrite with austenite. The study by atom probe tomography of the microstructural evolution of these two ferrites, as well as that of a purely ferritic steel under aging conditions of 1,000 hours at 400°C, allowed for the investigation and understanding of the following points:- The results showed that the presence of austenite induces residual compressive stresses on the ferrite, which are not the cause of the enhanced aging of austeno-ferritic steels, as no significant difference in microstructure was observable between ferrites with and without austenite.- The characterization of the effect of the Cr/Ni composition gradient near the α/γ interfaces on the microstructural evolution of ferrite was conducted. The evolution of Cr and Ni concentrations towards the α/γ interfaces does not impact the spinodal decomposition but affects the formation of the G phase, with the main effect being a significant decrease in nanoparticle density towards the α/γ interfaces.- As residual stresses are not the cause of the difference in aging between purely ferritic and austeno-ferritic steels, the hypothesis of a chemical composition effect was considered. The results showed that the number density of G phase particles is strongly correlated with the impurity concentration in the ferrite. The absence of impurities in the ferritic alloy appears to explain the absence of G phase nanoparticles at the α/α’ interdomains and thus the lesser aging of the ferritic alloy

L’effet des contraintes sur le comportementmagnétique des ferrites est étudié de façon expérimentale (essai en traction et compression sur des éprouvettes parallélépipédiques et de compression sur des tores) et par une modélisation multiéchelle. Les mesures réalisées permettent de caractériser à la fois les comportements magnétique et magnétostrictif du ferrite étudié. Le modèle multiéchelle développé repose sur trois échelles : le domaine magnétique, le grain et le polycristal. A l’échelle du domaine magnétique, une minimisation de l’énergie totale permet de calculer l’orientation de l’aimantation sous les effets couplés de la contrainte mécanique, du champ magnétique appliqué et de l’orientation cristalline. A partir de ce calcul énergétique, une fonction de Boltzmann fournit une estimation de la fraction volumique des différents domaines du grain. Le comportement du polycristal est calculé par homogénéisation du comportement d’un nombre suffisant de grains. Le modèle ainsi élaboré permet de simuler le comportement magnétique et magnétostrictif. Les résultats sont en bonne adéquation avec les mesures expérimentales. Une modélisation du comportement sous champ magnétique haute fréquence décrivant l’effet des contraintes sur les phénomènes de relaxation de parois et de gyromagnétisme complète le modèle
The effect of stress on the magnetic behaviour of ferrites has been investigated by the use of experiments (parallelepipedic samples submitted to compression and tensile stress, and toric samples submitted to compressive stress) and a multiscale model. The measurements allow us to estimate the magnetic and magnetostrictive behaviours of the ferrite. The numerical model is based upon three scales : the magnetic domain, the single crystal and the polycrystal. At the scale of the magnetic domain, a minimisation of the potential energy gives the direction of magnetisation under the combined effect of magnetic field, stress, and crystal orientation. At the scale of the single crystal, the volumetric fractions of domains of different orientations are computed from their respective energies through a constitutive equation (Boltzmann function). The polycrystalline behaviour is deduced from the behaviour of a sufficient number of grains thanks to an averaging operation. The model allows us to simulate the magnetic and magnetostrictive behaviours. Experimental and numerical results are in good accordance. The modelling of the magnetic behaviour under high frequency magnetic field conditions constitutes the final point to the work. It allows us to describe the effect of stress on the domain walls motion and gyromagnetism

J'ai travaillé à la conception de matériaux hybrides magnétiques constitués de polymère et de nanoparticules d'oxydes métalliques de type spinelles en me concentrant sur (i) ta synthèse de nanopoudres d'oxydes magnétiques par le procédé polyol et le contrôle de leurs propriétés magnétiques (modulation de la taille des NPs, recours à l'échange-bias pour augmenter la stabilité thermique magnétique. . . ), (ii) le contrôle de la dispersion des NPs par la connaissance de leur état de surface et des procédés de fonctionnalisation judicieux et (iii) leur mise en forme au sein de matrices de polymères thermoplastiques ou de biopolymères préformés, Ces différents points sont discutés à travers trois thèmes : (a) La synthèse de nanoparticules coeur-coquille Fe304@CoO présentant un phénomène d'échange blas, qui ont ensuite été fonctionnalisées par des brosses de polystyrène (PS) et de polyméthacrylate de méthyle (PMMA nous avons comparé les propriétés magnétiques (interactions dipolaires et échange bias) de ces hybrides à celles des nanoparticules nues. (b) La synthèse de nanoparticules de ferrite de cobalt, CoFe204, et leur fonctionnalisation de surface par deux ligands. Ces nanoparticules ont ensuite été introduites dans une matrice de polyfluorure de vinylidène (PVDF) afin de réaliser des films rnagnétoélectriqUes. (c) La conception de gels et de films magnétothermosensibles pour la délivrance médicamenteuse ou l'ingénierie tissulaire. Ce projet est une étude exploratoire à un projet développé par IBM, Centre d'Almaden, USA, où j'ai réalisé un stage de 3 mois au cours de ma thèse
I worked on the design of magnetic hybrid materiais consisting of polyrner and spinel metal oxide nanoparticles focusing on (1) the synthesis of nanopowders of magnetic oxides by the polyol process and controlling the magnetic properties (timing of the size of NPs, use of exchange-bias to increase the magnetic thermal stability. . . ), (ii) the control of the dispersion of NPs as a function of their surface state and suitable functionalizations and ( iii) their processing in thermbplastic polymer matrices or preformed biopolymers. These points are discussed through three topics: (a) the synthesis of Fe304@CoO core-shell nanoparticles exhibiting exchange bias, and their further functionalization by polystyrene (PS) and polymethylmethacrylate (PMMA) brushes", we compared the magnetic properties (dipolar interactions and exchange bias) of these hybrids with those of bare nanoparticles. (b) The ynthesis of cobalt ferrite nanoparticles, CoFe204, and surface functionalization with two ligands. These nanoparticles were then introduced into a polyvinylidene fluoride matrix (PVDF) to design magnetoelectric films. (c) The design of magnetothermosensitives gels and films for drug delivery and tissue engineering. This project is an expioratory study to a project developed by IBM, Almaden Center, USA, where I reallzed a 3 month internship dunng my PhD involvement

Ce travail porte sur l'etude de materiaux magnetiques polycristallins, magnetiquement doux, de forme annulaire, soumis a un champ magnetique continu dirige selon l'axe des echantillons. Une etude, en fonction du champ polarisant, de la susceptibilite initiale mesuree le long des cercles directeurs de l'anneau (c'est-a-dire dans une direction perpendiculaire a celle du champ continu) a montre qu'il existe un champ particulier au-dela duquel cette grandeur subit une chute brutale. Ceci definit le champ de coupure apparent. L'evaluation des effets demagnetisants conduit au champ interne de coupure dont l'expression montre que la configuration de parois: s'etablit sous le seule influence du champ equivalent a l'aimantation spontanee dans les materiaux a structure granulaire homogene; est controlee par le champ effectif d'anisotropie dans les materiaux a microstructure defectueuse

Le developpement de nouveaux materiaux a proprietes particulieres, necessite des methodes de caracterisation large bande. L'objet de ce travail est d'explorer les possibilites de mesure large bande de materiaux anisotropes ferrimagnetiques (tenseur antisymetrique) au moyen d'une cellule microruban et d'une cellule guide rectangulaire. Le principe est d'utiliser le phenomene de deplacement de champ pour rendre les cellules non reciproques afin d'avoir autant d'informations au niveau de la mesure que de caracteristiques a determiner. L'objet du travail est l'elaboration des logiciels d'analyse electromagnetique (probleme direct) et d'un processus d'optimisation qui permet l'extraction des caracteristiques des materiaux en fonction des parametres s

Des céramiques ferrites à couches d'ârret de type spinelle et hautement densifiées ont été élaborées. Si les propriétés diélectriques varient fortement selon les conditions d'élaboration, les propriétés magnétiques sont au contraire peu altérées. Des relaxations diélectriques et d'impédance ont été mises en évidence, elles ont été modélisées ; leurs caractéristiques ont été déterminées en fonction de la composition des grains et des paramètres de préparation des échantillons.

Les ferrites doux constituent le matériau de base des composants magnétiques de l'électronique de puissance. A ce titre, ils sont soumis à des sollicitations particulières. Les fréquences de travail sont élevées, les niveaux d'induction crête éloignés de la saturation et les formes d'ondes du flux sont rarement sinusoïdales. Dans ce contexte, la modélisation des ferrites doux nécessite la prise en compte de phénomènes complexes tels que l'hystérésis et les courants de Foucault. Nous présentons un modèle comportemental spécifiquement adapté aux ferrites doux. Ce modèle prend en considération l'hystérésis et les phénomènes dynamiques. Confronté à l'environnement particulier de l'électronique de puissance, le modèle fait preuve d'aptitudes remarquables pour la prédiction des pertes fer, la prédétermination des caractéristiques magnétiques et des grandeurs électriques. Outre une excellente précision, le modèle nécessite fort peu de données expérimentales et fournit les résultats de simulation en quelques secondes
[Soft ferrites are the base material of magnetic components in power electronics. Therefore,they are submitted to specific operating conditions. Frequencies are ligh, peak flux density is distant from saturation and the waveforms of the flux are rarely sinusoidal. In this context, soft ferrites modelling needs to take into account complex phenomena such as hysteresis and eddy currents. We present a behavioural mode! specifically adapted to soft ferrites. This model takes into account both hysteresis and dynamic phenomena. In the specific environment of power electronics, this model shows a good ability to predict iron losses, magnetic characteristics and electrical values. Its main advantages are the few experimental data needed to identify its parameters, its excellent accuracy and its speed of execution. ]