Etude comparative de l'oxydation du titane et de l'alliage TA6V4 par la vapeur d'eau PDF Download
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Author: Françoise Motte
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Author: Françoise Motte
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Author: Françoise Motte
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Pages : 96
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ETUDE CINETIQUE DE L'OXYDATIOINFLUENCE DE LA TEMPERATURE, DE LA PRESSION. MECANISMES MIS EN JEU. COMPORTEMENT DIFFERENT DE CELUI EN ATMOSPHERE D'O::(2).
Author: Marie-Rose De Nicola
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Pages : 180
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BIEN QUE L'ON SACHE DEPUIS LONGTEMPS QUE DES TRACES DE VAPEUR D'EAU PEUVENT MODIFIER LARGEMENT LA CINETIQUE D'OXYDATION DES METAUX, TRES PEU D'ETUDES SYSTEMATIQUES ONT ETE EFFECTUEES. NOUS EXAMINONS DANS CE TRAVAIL LES CAS DU TANTALE, DU TITANE ET DU NICKEL. CES TROIS METAUX ONT ETE CHOISIS PARCE QU'ILS REPRESENTENT ASSEZ BIEN LES DIFFERENTS TYPES DE LOIS CINETIQUES. POUR CHAQUE METAL, UNE ETUDE COMPARATIVE DE L'OXYDATION PAR L'OXYGENE, PAR LA VAPEUR D'EAU ET PAR DES MELANGES OXYGENE-VAPEUR D'EAU A ETE EFFECTUEE. PARALLELEMENT A L'ETUDE CINETIQUE, LES PRODUITS DE REACTION ONT ETE CARACTERISES PAR DIFFERENTES TECHNIQUES. IL APPARAIT QUE LES METAUX CHOISIS A PRIORI, COUVRENT BIEN LES DEUX GRANDS MODES D'INTERVENTION DE LA VAPEUR D'EAU SUR L'OXYDATION: SOIT PAR UNE ACTION SE MANIFESTANT PAR UNE INHIBITION CINETIQUE. C'EST CE QUI A ETE OBSERVE DANS LE CAS DU TANTALE OU L'OXYDE FORME NE SEMBLE PAS ETRE MODIFIE PAR LA PRESENCE DE VAPEUR D'EAU; SOIT PAR UNE ACTION INDUITE SUR LES PROPRIETES DE TRANSPORT DE L'OXYDE FORME, QUI PEUT SE TRADUIRE PAR UNE INHIBITION OU UNE EXACERBATION CINETIQUE. C'EST CE QUI A ETE OBSERVE DANS LE CAS DU TITANE. DES MODIFICATIONS MORPHOLOGIQUES DE LA COUCHE D'OXYDE SONT ALORS MISES EN EVIDENCE. POUR LE NICKEL, LES DEUX TYPES D'ACTION PEUVENT ETRE ENVISAGES
Author: Christian Coddet
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Pages : 117
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INFLUENCE DE AL SUR LA CINETIQUE D'OXYDATION. FORMATION DE COUCHES ELEMENTAIRES DE RUTILE ET D'ALUMINE
Author: Raphaël Rolland
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Ce travail s'inscrit dans un cadre de recherche qui a pour objectif essentiel l'étude de l'influence de la vapeur d'eau sur l'oxydation à haute température d'un alliage formeur de Cr2O3 à base de nickel. L'alliage étudié pour cette étude est le SY 625. L'originalité de cette étude repose sur l'utilisation d'un montage expérimental, mis en oeuvre au laboratoire. Ce montage appelé « montage vapeur d'eau » permet de réaliser l'oxydation du SY 625 à haute température (900-1100°C) en présence de vapeur d'eau (7,5 et 33% de vapeur d'eau) avec différents gaz vecteurs (oxygène, air, argon et azote) en conditions isotherme ou cyclique. Les résultats cinétiques obtenus sous air, ne montrent pas de différences notables que l'oxydation soit réalisée en conditions sèche ou humide (quelque soit le taux de vapeur d'eau). Les résultats n'ont pas montré de breakaway pour les durées d'oxydation allant jusqu'à 48 heures. Ceci est attribué au fait qu'il n'y a pas formation d'oxydes de fer sachant que l'alliage contient seulement 0,23% en masse de fer. Les résultats de DRX montrent la formation des mêmes phases quel-que-soit le gaz vecteur utilisé (en atmosphère sèche ou humide). A 900 et 1000°C, l'oxyde Cr2O3 est détecté ainsi que deux composés intermétalliques : Ni3Mo et NbNi4. En revanche à 1100°C, l'oxyde Cr2O3 est toujours présent mais les composés intermétalliques sont oxydés pour donner un oxyde mixte CrNbO4. L'oxydation du molybdène au dessus de 1000°C conduit à la formation de MoO3 qui est un oxyde volatil. Les analyses morphologiques, ont montré la présence de couches de chromine plus plastiques avec une porosité répartie sur toute l'épaisseur de la couche pour les essais réalisés en présence de vapeur d'eau. Les couches d'oxyde sont alors plus adhérentes. Ceci a été confirmé par des essais d'oxydation en conditions cycliques, qui ont montré notamment à 1100°C, une meilleure tenue mécanique de la couche d'oxyde en présence de vapeur d'eau. Les tests d'oxydation en présence d'un marquage à l'or a aussi permis de mettre en évidence un mécanisme d'oxydation mixte pour les oxydations réalisées en atmosphères riche en oxygène que l'on soit sous atmosphère sèche ou humide. En revanche, le marquage à l'or a montré la présence d'un mécanisme d'oxydation interne pour les atmosphères pauvres en oxygène, avec des couches d'oxydes présentant une adhérence parfaite. Le fait d'ajouter de la vapeur d'eau à ces atmosphères pauvres en oxygène, entraine la réapparition d'un mécanisme de diffusion mixte.
Author: David Duday
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Pages : 366
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Ce travail est une étude sur la protection de l'alliage de titane TA6V contre l'oxydation à des températures supérieures à celles habituellement utilisées. Deux voies ont été utilisées pour améliorer la résistance à l'oxydation. La première a consisté à modifier les processus d'oxydation en incorporant par implantation ionique un élément réactif, le cerium, la deuxième à protéger l'alliage par des barrières de diffusion telles que des revêtements d'oxyde (Cr#2O#3 et Al#2O#3) ou des multicouches métal/céramique pour remédier au caractère fragile des films céramique. Il a été montré que les couches d'oxyde (Cr#2O#3 et Al#2O#3) sont généralement nanocristallines (parfois partiellement amorphes) et sont de bonnes barrières de diffusion tant qu'elles ne sont pas fissurées. Dans les multicouches, les couches métalliques sont toujours cristallisées sous forme colonnaire alors que les couches d'oxyde sont souvent mal cristallisées, voire amorphes, selon les conditions expérimentales du dépôt. Les contraintes résiduelles sont généralement en compression mais la structure multicouche et le dépôt à haute température peuvent diminuer ou annuler ces contraintes. L’effet bénéfique de l'incorporation de cerium, mis en évidence pour la dose d'ions implantés la plus faible (10#16 ions/cm#2), peut s'expliquer par un blocage de la diffusion des ions Ti et Al vers l'extérieur, par les ions Ce lorsqu'ils sont dispersés à l'interface métal-oxyde et dans les joints de grains. L’amélioration de la résistance à la corrosion a aussi été observée dans le cas des revêtements monocouches et multicouches et particulièrement dans le cas des multicouches Cr/Cr#2O#3. Les couches métalliques accommodent les contraintes et jouent le rôle de réservoir à Cr#2O#3. Cependant, la durée de vie de ces multicouches est faible pour des températures supérieures à 700c, car différents phénomènes favorisent la fissuration et la décohésion de ces revêtements.
Author: Christian Coddet
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INFLUENCE DE AL SUR LA CINETIQUE D'OXYDATION. FORMATION DE COUCHES ELEMENTAIRES DE RUTILE ET D'ALUMINE.
Author: Antoine Casadebaigt
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En associant fabrication additive (FA) et usage des alliages de titane, d'importantes réductions de masse et de coût sont possibles dans l'aéronautique et le spatial. Mais lorsque les alliages de Ti sont utilisés à des températures de plusieurs centaines de degrés, cela peut entrainer une fragilisation par l'oxygène. Dans cette thèse, le comportement en oxydation ainsi que l'influence de la FA et de l'oxydation sur les propriétés mécaniques de l'alliage de titane TA6V élaboré par LBM et EBM ont été étudiés. Des oxydations ont été effectuées de 400 à 600 °C pour des durées de 25 à 10 000 h. La cinétique globale d'oxydation, la croissance de la couche d'oxyde et la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été caractérisées. Quatre méthodes de caractérisation de la diffusion de l'oxygène dans le métal ont été comparées. Il a été observé que l'oxydation des grains de poudre présents à la surface des échantillons bruts de FA augmente les gains de masse de façon importante. Cependant, il a été montré que la rugosité élevée des pièces de FA ainsi que l'importante modification de microstructure induite par le traitement CIC, n'ont pas d'influence sur la croissance de la couche d'oxyde ainsi que sur la diffusion de l'oxygène dans le métal. L'utilisation de l'analyse thermogravimétrique anistoherme a permis d'obtenir les cinétiques d'oxydation de 450 à 1000 °C en une seule expérience. Il a ainsi été montré que les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM et EBM sont proches d'un TA6V conventionnel et des données de la littérature. Le gain de masse plus élevé du TA6V comparé au Ti6242 provient de la couche d'oxyde plus épaisse alors que la zone de diffusion de l'oxygène est équivalente. Cette zone de diffusion de l'oxygène se fissure durant les essais de traction et réduit légèrement la ductilité des éprouvettes de 1,3 mm d'épaisseur oxydées 2 000 h à 500 et 538 °C et 500 h à 600 °C. Dans les conditions d'oxydation étudiées, les cinétiques d'oxydation des TA6V LBM, EBM et conventionnel sont proches, et l'oxydation influence peu les propriétés mécaniques en traction à température ambiante.
Author: Alain Martinez-Fortun
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Languages : fr
Pages : 109
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Cette étude nous a permis d'apporter une contribution à la recherche sur l'oxydation des alliages. On a pu voir, au cours de ces quelques chapitres, combien les moyens d'investigation mis è la disposition du chercheur sont variés, et aussi combien leur limite est vite atteinte. Nous avons, dans un premier temps, étudié la solution solide de substitution du titane dans le nickel, pour avoir plus de précisions sur sa structure, afin de pouvoir éliminer des facteurs très perturbants comme l'écrouissage. Les problèmes posés, à ce stade, sont d'ordre technologique et nous avons pu, à notre avis, les résoudre de manière satisfaisante. En ce qui concerne l'oxydation elle-même, nous avons pu nous rendre compte à la fois de difficultés soulevées par les problèmes expérimentaux comme la reproductibilité des thermogrammes et de difficultés liées à l'interprétation de nos résultats. Nous avons essayé, à partir de données théoriques générales, de dégager des prévisions relatives à la thermodynamique du système O-Ni-Ti, illustrant les conditions de formation des divers oxydes simples et doubles, NiO, TiO2 et NiTiO3. La cinétique régie par la diffusion de lacunes de nickel vers l'interface gaz-oxyde, apporte de nombreux renseignements, notamment par l'influence de la pression en P(1/2) qui laisse penser que de nombreuses lacunes ne sont pas ionisées. Il est alors possible d'avancer une série de mécanismes prédominants étant bien entendu que ceci ne résulte que du phénomène global apparent, et en tenant compte de la possibilité de coexistence de diverses autres réactions. De par la diversité des problèmes posés, il semble nécessaire, à ce stade, d'utiliser de front, de nombreuses méthodes d'étude comme la thermogravimétrie, la diffractométrie, la conductimétrie, les techniques micrographiques et la microsonde. D'une manière plus générale, cette étude nous montre que, contrairement aux prévisions du modèle de HAUFFE, qui laisse supposer une augmentation très forte de l'oxydation du nickel lorsqu'il est allié avec du titane, nous n'avons pas, en fait, de variation sensible pour cette cinétique. Il semble, à l'heure actuelle, très difficile de trouver un modèle capable de rendre compte, d'une manière satisfaisante, du comportement des alliages lors de l'oxydation, tant le nombre de paramètres à maîtriser est important. La physique des défauts, de par l'importance qu'elle a acquise ces dernières années, permettra certainement, dans un proche avenir, de justifier de nombreux mécanismes proposés pour de nouveaux alliages que la technologie ne manquera pas de mettre au point grâce à l'inépuisable diversité qu'ils offrent.
Author: YVES.. WOUTERS
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Languages : fr
Pages : 189
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LES CINETIQUES D'OXYDATION A HAUTE TEMPERATURE DE NOMBREUX METAUX ET ALLIAGES METALLIQUES, AINSI QUE LA MORPHOLOGIE DES COUCHES DE CORROSION FORMEES, PEUVENT ETRE TRES INFLUENCEES PAR LA PRESENCE DE VAPEUR D'EAU DANS L'ATMOSPHERE OXYDANTE. CEPENDANT L'INTERPRETATION DES RESULTATS EST LA PLUPART DU TEMPS VAGUE ET LES MECANISMES D'OXYDATION RESTENT MAL CONNUS. POUR PORTER UN ECLAIRAGE NOUVEAU SUR CE DOMAINE DE LA CINETIQUE HETEROGENE, CETTE THESE TENTE DE RELIER LES ASPECTS CLASSIQUES DE MODELISATION MACROSCOPIQUE DE L'OXYDATION THERMIQUE DES METAUX ET CEUX, PLUS NOVATEURS, DE PERCEPTION MICROSCOPIQUE DES PHENOMENES PHYSIQUES IMPLIQUES. POUR CE FAIRE, NOUS AVONS MENE UNE ETUDE CINETIQUE PARAMETRIQUE ET UNE CARACTERISATION DES COUCHES UTILISANT NOTAMMENT LES METHODES PHOTO-ELECTROCHIMIQUES EX-SITU, DANS LE CAS DU NICKEL ET DU TITANE. POUR LA PREMIERE FOIS, L'UTILISATION SYSTEMATIQUE DE LA PHOTO-ELECTROCHIMIE, APPORTE DES ECLAIRAGES INATTENDUS SUR LES ECARTS A LA STOECHIOMETRIE, LE NIVEAU DE CONTRAINTE ET LA NATURE DES DEFAUTS DES OXYDES FORMES. CES RESULTATS PERMETTENT DE PROPOSER UNE MODELISATION CINETIQUE EN ACCORD AVEC LA TOTALITE DES OBSERVATIONS EXPERIMENTALES
