Добірка наукової літератури з теми "Alliages modèles à base de fer"

Ce travail de thèse porte sur la détermination des lois de comportement de l'alliage base nickel Inconel 600 (NC15Fe), utilisé au niveau des générateurs de vapeur des centrales nucléaires, sujet à un processus de corrosion inter-granulaire. L'un des objectifs majeurs visé par cette thèse est la détermination de la synergie entre l'oxydation et la sollicitation mécanique. L'intervalle de température exploré durant l'étude expérimentale répond aux conditions réelles de fonctionnement des générateurs de vapeur (350 - 550°C). L es divers paramètres d'influence tels que la température, l'atmosphère (vide, air, oxygène et vapeur d'eau) ainsi que l'état de surface sont étudiés. De l'étude de la cinétique d'oxydation, il ressort qu'à partir des essais d'oxydation isotherme effectués sous air synthétique, le gain de masse enregistré et l'épaisseur du film d'oxyde Cr2O3 obtenus respectivement par l'analyse thermogravimétrique (ATG) et la spectroscopie à décharge luminescente (SDL) sont très faibles quelle que soit la température (350 à 800°C) ; montrant la très faible réactivité du matériau dans de telles conditions. Quant à l'influence du chargement mécanique, les résultats des tests de flexion 4 points effectués sous vide secondaire suivis par émission acoustique sur des éprouvettes d'Inconel 600 grâce à un montage spécifique, révèlent l'absence d'endommagement. L'influence de l'oxygène et de la vapeur d'eau révèle par contre une modification du comportement du matériau caractérisé par des signaux acoustiques d'amplitudes élevées et des caractéristiques mécaniques atténuées, synonyme d’attaque corrosive. A l'aide des résultats, in situ, sous une atmosphère contrôlée, un modèle de comportement viscoplastique de l'Inconel 600 en flexion 4 points, basé sur la loi de Norton est proposé
The objective of this thesis is the determination of the behavior law of nickel based alloy Inconel 600 (NC15Fe), which is used in the steam generators of nuclear power plants, subject to intergranular corrosion process. One of the major objectives aimed by this thesis is the knowledge of synergy between oxidation and mechanical loading. The interval of temperature explored during the experimental study coverts the actual conditions for a safe operation of steam generators (350 - 550°C). The various parameters of influence such as the temperature, the atmosphere (vacuum, air, oxygen and water vapor) as well as the surface quality are explored. From the study of the oxidation kinetics, it shows from isothermal oxidation tests under synthetic air, the recorded weight gain and the oxide film thickness Cr2O3 obtained respectively by the thermo gravimetric analysis (ATG) and the spectroscopy with glow discharge (SDL) are very weak in the temperature range (350 - 800°C); showing the very low reactivity of the material in such conditions. As for the influence of the mechanical loading, the results of the 4- point bending tests carried out under secondary vacuum followed by acoustic emission on Inconel 600 samples by means of a specific assembly, revealing the absence of damage. The influence of the oxygen and the water vapor, on the other hand, shows a modification of the behavior of the material characterized by high amplitudes of acoustic signals and attenuated mechanical characteristics, meaning a corrosion attack. Using the results obtained, in-situ, under a controlled atmosphere, a viscoplastic model of behavior of Inconel 600 in 4- point bending, based on Norton’s law is proposed

Les resultats concernant la solidification rapide, a partir de l'etat liquide, d'alliages a base fer presentes dans la premiere partie de ce memoire font apparaitre les difficultes technologiques d'elaboration quand on veut obtenir plusieurs kilometres de ruban au stade du predeveloppement d'un produit. Par ailleurs le passage d'un type d'alliage a un autre necessite de tres nombreuses adaptations et plus particulierement lorsque les metaux de base ont des comportements tres differents. Ces travaux de solidification rapide sur bande mobile confirment les resultats anterieurs generalement obtenus avec un dispositif d'hypertrempe sur roue produisant de faibles quantites de ruban (quelques metres). Le deuxieme volet du memoire traite de l'amelioration du rendement d'un inducteur utilise en traitement thermique avec chauffage par induction. Les essais de mise en uvre de rubans de verre metallique riche en fer necessitent d'une part la realisation d'inducteurs, d'autre part de prendre en compte les performances globales des materiaux utilises pour leur fabrication. L'usinabilite, la tenue en temperature s'ajoutent aux caracteristiques liees a l'objectif vise a savoir: bonne permeabilite magnetique, faibles pertes par hysteresis, resistivite suffisamment elevee. La demarche actuelle s'oriente vers le developpement de nouveaux procedes de mise en forme: broyage du ruban et insertion du produit obtenu dans une resine de moulage

Le travail réalisé au cours de cette thèse concerne l'analyse des conséquences de l'oxydation à 950°C des alliages base Ni sur la composition de l'alliage à proximité de l'interface alliage/oxyde. Deux catégories d'alliages ont été analysées : alliages à faible teneur en chrome conduisant à l'oxydation interne et l'alliage chromino-formeur Ni-16Cr-9Fe.Une description complète des mécanismes de l'oxydation interne du chrome est obtenue à partir du développement du modèle analytique de Wagner d'oxydation interne et du développement du modèle numérique de Feulvarch. Ces modèles décrivent l'évolution de l'oxydation interne jusqu'à la transition oxydation interne / oxydation externe à 11 %poids de chrome environ.L'analyse par la spectroscopie d'électrons Auger de l'alliage modèle Ni-16Cr-9Fe à 950°C oxydé pendant 10 heures a permis d'explorer la zone à proximité immédiate de l'interface alliage/oxyde et de déterminer la concentration en chrome à l'interface à 0,5%poids (i.e. dans 20 premiers nanomètres), ce qui est en accord avec le modèle analytique de Wagner d'oxydation en couche compacte. La description des profils de déchromisation et des profils de cavités pour plusieurs temps d'exposition allant de 100h à 5000h a permis de mettre en évidence une corrélation forte entre ces deux phénomènes (même constante parabolique). Pour ces durées d'oxydation les profils de déchromisation présentent un point d'inflexion ce qui se traduit par l'augmentation de la teneur en chrome à l'interface. Les résultats sont interprétés dans le cadre d'un nouveau modèle analytique avec l'hypothèse d'injection des lacunes produites par l'effet Kirkendall au point d'inflexion.

Les aciers à haute résistance (AHSS) ont été largement utilisés dans le cadre d’applications automobiles visant à améliorer la sécurité et l’allègement des structures. Afin d'atteindre les objectifs en termes de propriétés mécaniques, ces nouveaux aciers sont composés de teneurs en éléments d’alliages beaucoup plus élevés (par exemple silicium et manganèse) que les aciers usuels. En conséquence, l'AHSS est susceptible de subir une oxydation interne sélective lors du refroidissement des bobines d’acier. L'oxydation sélective interne, en particulier l'oxydation aux joints de grains (GBO), est actuellement l'un des principaux obstacles à la production de ces aciers. Elle réduit le nombre de cycles avant la rupture de fatigue et rend ainsi difficile l’obtention des spécifications du client. Par conséquent, ce travail de thèse était axé sur l'effet de plusieurs paramètres sur le comportement à l’oxydation interne sélective. Parmi eux, l'impact de la décarburation, l'influence de la température de bobinage et de la couche de calamine, l'effet de différentes teneurs en silicium et / ou en manganèse et leur comportement en diffusion. De plus, l'impact de la désorientation des joints de grains sur l'oxydation interne a également été étudié. Des alliages modèles à base de fer binaires / ternaires ainsi que des aciers industriels ont été étudiés via un large ensemble de techniques expérimentales. Ces analyses ont mis en évidence une décarburation stable pour tous les échantillons étudiés qui n'a pas d'impact sur l'oxydation interne sélective pour une longue exposition aux conditions isothermes. Les profondeurs d’oxydation aux joints de grain ont été examinées selon les différentes configurations de tests et se sont révélées sensibles aux teneurs en silicium ou en manganèse. Pour certaines d'entre elles, différents comportements de diffusion du silicium ont été identifiés vis-à-vis de l'oxydation des joints de grains, en fonction des températures. Considérant quelques hypothèses restrictives, l'application de la théorie de l'oxydation interne sélective de Wagner a permis de déterminer le coefficient de diffusion de l'oxygène aux joints de grain. Pour surmonter certaines limites du modèle de Wagner, un modèle d'oxydation sélective a été appliqué pour comprendre l'effet de différents paramètres sur la pénétration de l'oxygène à l'intérieur du métal et principalement sur la profondeur des joints de grain affectée par l'oxydation sélective. Les connaissances acquises à partir de ce travail de thèse aideront à comprendre et à limiter l'oxydation sélective interne (principalement l’oxydation aux joints de grain) dans les aciers avec des compositions complexes en éléments d’alliage. En outre, les résultats peuvent être utilisés pour évaluer les paramètres d’un modèle d'oxydation sélective
Advanced high-strength steels (AHSS) have been widely used in automotive industry to improve safety and fuel economy. In order to reach the mechanical properties targets, these new steels are composed by much higher alloy contents (e.g. silicon and manganese) than usual steels. As consequence, the AHSS may suffer of selective internal oxidation during the cooling of hot coil. The selective internal oxidation, especially the grain boundary oxidation (GBO), is currently one of the main obstacles to the production of these steels. It reduces the number of cycles before fatigue failure and thus, makes it difficult to reach the specifications of the customer. Therefore, this PhD work was focused on the effect of several parameters on selective internal oxidation behavior. Among them, the impact of decarburization, the influence of coiling temperature and the mill scale, the effect of different silicon and/or manganese contents and their diffusion behavior. Moreover, the impact of grain boundary misorientation on grain boundary oxidation was also investigated. Either binary/ternary iron-based model alloys as well as industrial steels were investigated by a large set of experimental techniques. This analysis showed a stable decarburization for all investigated samples that does not impact the selective internal oxidation for long exposure time in isothermal conditions. The GBO depths were examined according to the different test configurations and were found dependent for some cases on silicon or manganese content. For some of them, different silicon diffusion behaviors were identified with regards to grain boundary oxidation depending on temperatures. Considering some restrictive hypotheses, the application of Wagner’s theory of selective internal oxidation allowed determining the grain boundary diffusion coefficient of oxygen. To overcome some limitations of Wagner’s model, a model of selective oxidation has been applied to understand the effect of different parameters on the penetration of oxygen inside the metal and principally on the grain boundary depth affected by selective oxidation. The knowledge acquired from this PhD work will help to understand and limit the selective internal oxidation (mainly GBO) in new steels with complex alloy compositions. Furthermore, the results may be used to assess a model of selective oxidation

Etude de l'influence du magnetisme sur l'ordre local dans les alliages a base de fer, par resonnance magnetique nucleaire et diffusion diffuse de neutrons sur polycristaux et de rayons x sur un monocristal

Ce travail de these est une contribution a l'etude des procedes de nanocristallisation d'alliages a base de fe. Pour etudier la nanocristallisation thermique et mecanique on a choisi respectivement un alliage amorphe a base de fer et l'intermetallique b2, feal. L'etude du procede de mise en desordre de fe 6 0al 4 0 ordonne a mis en evidence que dans les poudres partiellement desordonnees le pic de bragg principal peut etre deconvolue en deux contributions liees respectivement au regions cubique centre desordonnees et b2 ordonnees, le parametre de maille a 0 montre une augmentation abrupte (a 0/a 01%) a partir des valeurs typiques de la phase b2 vers celles de la solution solide. Les spectres mossbauer des poudres partialement desordonnees revelent des contributions dues aux atomes de fe dans les grains et dans les joints de grains. La population des atomes de fe dans les joints de grain evolue inversement avec la taille des grains. On a constate que les alliages partiellement nanocristallises de fe 7 3. 5si 1 5. 5b 7nb 3cu 1 sont caracterises par une distribution de tailles des grains tres etroite centree autour de 12 nm juste apres la nucleation et que cette taille est peu sensible a l'augmentation de la fraction cristallisee, x. Des considerations geometriques indiquent que pour x25% les couches de diffusion des interfaces voisines se rencontrent et la croissance des grains ne peut continuer que dans les interstices entre les particules. Avec un modele type solution reguliere on a mis en evidence que la frequence de nucleation i(t) baisse fortement avec les temps et la fraction cristallise a cause de la reduction de l'energie g a c de cristallisation en function de l'enrichissement en bore dans la matrice amorphe. Cet effet explique l'abaissement de l'exposant n de johnson-mehl-avrami avec la fraction cristallisee, x.

L’objectif de ce travail de thèse est de contribuer à la conception de nouveaux biomatériaux à base de titane en portant une attention plus particulière à l’amélioration de leurs propriétés (chimique, structurale, mécanique et de biocompatibilité) vis à vis d’une implantation durable dans le corps humain. Dans le cadre de cette étude, nous avons développé des alliages à base de titane fortement allié à des éléments comme le tantale et le molybdène (éléments parfaitement biocompatibles) mais aussi tenté d’incorporer dans la masse des éléments bioactifs comme le calcium et le phosphore. Ces alliages ont été réalisés par frittage de poudres mais aussi par fusion en semi-lévitation qui permet une élaboration dans des conditions ultra propres (pas de réaction avec le creuset) ce qui est idéal pour la synthèse d’alliages biocompatibles à haut point de fusion. Les caractérisations microstructurales et mécaniques des alliages ainsi obtenues ont été effectuées à l’aide de différentes techniques telles que la microscopie optique ou électronique à balayage, la diffraction des rayons X, la microsonde de Castaing, les tests de dureté Vickers, les essais de compression. . . Des tests de biocompatibilité sur les différents alliages élaborés ont également été effectués grâce à la mise en place de collaborations avec des équipes de recherche spécialisées dans ce domaine
The aim of this work is to contribute to the design of new titanium based biomaterials with improved properties (chemical, structural, mechanical and of biocompatibility) in regard with a durable implantation in a human body. For this study, we developed titanium based alloys with high concentration of alloying element like tantalum or molybdenum (perfectly biocompatible elements) and tried to fix in the volume bioactive elements like calcium or phosphorus. Those alloys were elaborated by powder metallurgy and by semi levitation melting that permits elaboration under ultra clean conditions (no reaction with the copper crucible), what is ideal for the synthesis of high melting point biocompatible alloys. The microstructural and mechanical properties of these alloys were carried by differents techniques as optical microscopy, SEM (pictures and spectroscopy), XRD, EPMA, Vickers hardness, compression testing… The biocompatibility on the elaborated alloys were tested thanks to collaborations with others research teams

Le présent travail succède à une série d’études réalisées au sein de la même équipe sur des alliages industriels, notamment des aciers inoxydables ferritiques. Il a pour objectif de mettre en évidence l'influence du niobium et du carbone sur la déformation à chaud de tels matériaux dans le domaine ferritique. Pour cela, des alliages modèles à base de Fe et Fe-Cr, ont été élaborés et soumis à des essais de compression et de torsion à diverses températures et vitesses de déformation. Les microstructures résultantes ont été caractérisées par métallographie optique et diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD), ainsi que les textures de déformation. Dans tous les alliages, le mécanisme de déformation à chaud est du type recristallisation dynamique continue. En particulier, on observe la formation de joints de forte désorientation à l’intérieur des grains initiaux. Ce mécanisme est accéléré par la présence de niobium en solution solide et les microstructures recristallisées sont de plus en plus fines lorsque la teneur en carbone ou en niobium des alliages augmente. Lorsque le niobium est combiné au carbone ou au chrome, il provoque l’apparition d’une fine précipitation associée à une microstructure encore plus fragmentée. Corrélativement, ces cas correspondent aux contraintes d’écoulement les plus élevées. Les paramètres rhéologiques sensibilité à la vitesse de déformation (m) et énergie d'activation apparente (Q) ont été déterminés pour les divers alliages. D'une manière générale, Q est plus élevé dans les alliages que dans le fer pur. Enfin, en compression, la texture prédominante est la fibre <100> // z (axe de compression), tandis qu'en torsion la principale composante est D2 {1 12} < 111 > (pour un cisaillement négatif)
The present work follows a series of investigations carried out in the same research group on industrial alloys, in particular on ferritic stainless steels. The aim is to bring into evidence the influence of niobium and carbon on the hot working of such materials within the ferritic range. For that purpose, model Fe and Fe-Cr alloys were prepared and submitted to compression and torsion tests at various temperatures and strain rates. The resulting microstructures were analyzed by optical metallography and electron back-scattered diffraction (EBSD), as well as deformation textures. In all alloys, hot working occurs by continuous dynamic recrystallization. In particular, generation of high angle boundaries within the initial grains was observed. This mechanism is enhanced by the presence of solid solution niobium and the recrystallized microstructures become finer when the carbon or niobium content of the alloys is increased. When niobium is combined with carbon or chromium, it produces a fine precipitation involving an even more fragmented microstructure. Accordingly, such cases are associated with the largest flow stresses. The rheological parameters strain rate sensitivity (m) and apparent activation energy (Q) were derived for the various alloys. Q is globally larger than for pure iron. Finally, in compression the main texture component is the <100> // z (compression axis) fiber, while in torsion the main component is D2 {1 12} < 111 > (for negative shear)

Le développement des alliages FeAl est fortement limité par leur fragilité intergranulaire à température ambiante, fragilité supposée due à une faible cohésion intrinsèque des interfaces. Jusqu'à présent, seul le dopage en bore permettait de renforcer ces joints dits faibles. Nous avons caractérisé la tenue mécanique d'interfaces de flexion d'axe <100> dans des alliages binaires ou dopés en bore. Les résultats indiquent que le bore supprimerait la rupture intergranulaire en facilitant le transfert du glissement aux interfaces. De plus, contrairement à ce qui est communément admis, toutes les interfaces, même binaires, présentent une haute cohésion, suffisante pour éviter la rupture intergranulaire. Les interfaces de flexion d'axe <100> sont donc spéciales au regard de la fissuration, le plan du joint jouant un rôle fondamental dans sa tenue. L'existence de ces interfaces de haute cohésion permettrait d'améliorer les propriétés des alliages FeAl via une "ingénierie des interfaces"
Use of FeAl alloys is still severely limited by their room temperature intergranular brittleness, assumed to be due to a low intrinsic cohesion of the interfaces. Until now, doping with boron was the only way to reinforce these weak boundaries. The fracture behaviour of some special boundaries, with <100> symmetric tilt boundary, pure or doped with boron, was characterized. Results indicate that boron would suppress intergranular fracture by improving slip transfert across the grain boundaries. Then, and on the contrary to the common knowledge, boundaries of B-free bicrystals exhibit a cohesion high enough to avoid intergranular fracture. <100> tilt boundaries are thus special boundaries regarding fissuration resistance, with grain boundary plane playing a major role. The existence of such highly cohesive interfaces opens a new way to efficiently modify macroscopic behaviour of B-free FeAl through a "grain boundary engineering" approach

Ce chapitre décrit les différents métaux et alliages utilisés pour fabriquer des matériaux d’emballage, et leur mise en forme. Une attention particulière est portée sur la fabrication des boites de conserves et cannettes de boissons à base de fer ou d’aluminium, dont l’usage dépend beaucoup de la qualité des soudures, des sertis et des revêtements intérieurs et extérieurs.