Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Yttrium – Alliages“

Ce travail s'inscrit dans un cadre de recherches qui a pour objectif essentiel l'étude de l'effet des éléments réactifs sur l'oxydation à haute température (1373 K) d'alliages alumino-formaurs de type FeCrAl. Un alliage modèle, ne contenant pas d'éléments mineurs d'addition, a été utilisé pour cette étude. L'originalité de cette étude réside dans l'utilisation de la technique de revêtement sol-gel contenant le lanthane, le cérium ou l'yttrium. Les échantillons revêtus de sol-gel ont été recuits sous argon aux températures de 600, 800 et 1000°C. Les tests de cyclage thermiques montrent que les dépôts sol-gel de lanthane recuits à 1000°C et de cérium recuits à 600°C apportent une protection efficace à l'alliage. Le dépôt sol-gel d'yttrium n'a pas d'effet bénéfique sur le comportement à haute température même après recuit sous argon. L'analyse par la thermogravimétrie (ATG) montre que les recuits sous argon provoquent les prises de masse les plus importantes. Ceci est dû à l'augmentation de la diffusion anionique au stade initial de l'oxydation. L'utilisation de la DRX in situ nous permet de suivre l'évolution des réactions d'oxydation en identifiant les phases formées sur la surface des alliages. Après recuit ou exposition à 1100°C, le lanthane peut former des oxydes mixtes avec l'aluminium : LaAlO3 et LaAl11O18, le cérium ne forme aucun oxyde mixte avec les éléments d'alliages. L'yttrium est l'élément qui a l'affinité avec l'alumine la plus élevée. Pendant les recuits ou expositions à 1100°C, il peut former des oxydes mixtes avec l'aluminium : YAlO3 et Y3Al5O12. Les micro-observations montrent que la couche d'alumine développée sur l'alliage recouvert des dépôts sol-gel est généralement convolutée. Cette morphologie est le résultat de la formation des nouveaux oxydes dans la couche existante dû à un processus de diffusion mixte. Cette étude montre que les éléments réactifs lanthane, cérium et yttrium se localisent toujours à l'interface externe de la couche d'oxyde

Étude de l'oxydation et de la corrosion par le sulfate de sodium à hautes températures des principales phases constitutives d'un alliage nicocralyta élaboré par projection au chalumeau plasma sous pression réduite. Caractérisation chimique et cristallographique des phases /, , , , M#5Y et (NiCoCr)#3Al#0#,#4Ta#0#,#6. Étude de l'influence du Ta et de Y sur le comportement du revêtement

L'assiette de fibrage utilisée pour la production de la laine de verre d'isolation subit à haute température de nombreuses contraintes (chimiques, mécaniques et thermiques). La ruine des assiettes peut être due à l'oxydation par les gaz chauds, à la corrosion par le verre fondu ou à la déformation par fluage. La première partie des travaux de thèse a porté sur l'amélioration des propriétés mécaniques des alliages pour le fibrage à 1200°C. Dans un premier temps, la teneur en chrome au coeur d'alliages à base de cobalt a été réduite afin d'augmenter la réfractarité en conservant la microstructure. Cependant, cette réduction a dégradé le comportement en oxydation de ces alliages. Afin de conserver un bon niveau en oxydation, un enrichissement en chrome de la surface a été réalisé à l'aide de la technique de pack-cémentation. Le comportement en fluage de ces alliages a été maintenu à un niveau correct. Dans un second temps, de nouveaux systèmes métallurgiques ont été explorés, basés sur le nickel et le fer, et ont été renforcés mécaniquement par des éléments lourds en solution solide ou par des précipités intermétalliques. La réfractarité et le comportement en oxydation se sont révélés intéressants mais la tenue en fluage a été décevante. La seconde partie de ces travaux a consisté à améliorer le comportement en oxydation de l'alliage utilisé lors du fibrage à 1000-1050°C. Deux voies ont été explorées : un enrichissement en chrome de la surface de l'alliage par pack-cémentation ou l'addition d'un élément réactif, l'yttrium. La seconde solution a apporté des résultats intéressants avec une amélioration significative du comportement en oxydation cyclique
The spinner used to product glass wool for thermal building insulation undergoes several stresses (chemical, mechanical and thermal) at high temperature. The lifetime of the spinner is limited by oxidation by hot gases, corrosion by molten glass or creep deformation. The first part of this thesis has concerned the improvement of the mechanical properties of the alloys for the fiberizing at 1200°C. First, the bulk chromium content of the usual cobalt-base alloys has been decreased to increase their refractoriness at constant microstructure. However, this reduction has degraded the oxidation behavior of these alloys. To keep a good oxidation behavior, a surface chromium enrichment of the Cr-impoverished alloys is achieved by pack-cementation technique. The creep behavior of these alloys is kept at a good level. Secondly, several new metallurgical systems were explored: alloys based on nickel and iron and reinforced by heavy elements in solid solution or by precipitates inter metallic particles. The refractoriness and the oxidation behavior appeared to be interesting but the creep deformation was disappointing. The second part of this work has concerned the improvement of the oxidation and corrosion properties of the alloys for the process at 1000-1050°C. Two ways have been explored: a chromium enrichment on the sub-surface or an addition of a reactive element, as yttrium. The second solution has given interesting results with a significant improvement of the oxidation behavior, and particularly in cyclic oxidation

Determination des ordres locaux par diffraction de neutrons et de rayons x, et par spectrometries exafs. Etude de la relaxation structurale et de la cristallisation par calorimetrie. Comparaison entre les deux alliages. Interpretation de la relaxation par un modele base sur une evolution conjuguee du volume libre et de l'ordre chimique. Interpretation de l'anisotropie dans la diffusion de neutrons aux petits angles observee en fonction de la temperature de recuit et de l'etat de surface des rubans amorphes d'yttrium. Determination de l'enthalpie de formation de ni::(33)y::(67)

Étude des alliages nicocraly(TA) coulés préparés par fusion au four HF et des revêtements nicocraly(TA) réalisés par pulvérisation au chalumeau sous pression réduite. Résultats des essais d'oxydation et de corrosion en présence de NA::(2)SO::(4) dans l'air pur et additionné de SO::(2). Interprétation des résultats et mise en évidence de l'influence de l'yttrium sur le comportement de l'alliage

Ce travail porte sur l’élaboration de céramiques transparentes composites à base de grenats d’yttrium et d’aluminium (Nd:YAG) avec différents ratios stœchiométriques (Nd+Y)/Al compris entre 0,40 et 0,70, autour du ratio correspondant à la composition stœchiométrique du Nd:YAG ((Nd+Y)/Al = 0,6000) par frittage-réaction sous vide. La mise en forme a été effectué par coulage sous pression de suspensions stables et homogènes de mélanges Al2O3-Y2O3-Nd2O3. L’étude des propriétés microstructurales, thermiques et optiques de ces céramiques a permis de mettre en évidence l’influence du ratio (Nd+Y)/Al sur les cinétiques de formation de la phase grenat et de densification du matériau ainsi que sur leurs propriétés optiques. Ainsi, il apparaît que pour des céramiques avec un ratio supérieur à 0,6000, correspondant à un matériau enrichi en yttrium, les cinétiques précédemment évoquées sont diminuées mais les propriétés de transparence et lasers apparaissent moins dégradées, contrairement au cas de céramiques enrichies en aluminium ((Nd+Y)/Al < 0,6000). De plus, l’étude de mélanges pulvérulents Nd:YAP-Al2O3 a permis de mettre en évidence un mécanisme de formation de la phase Nd:YAG suggérant l’existence d’une réaction solide-gaz avec évaporation-condensation de la phase réactive aluminée. Enfin, la faisabilité de céramiques de Nd:YAG à haut taux de dopage (4 % at.) a permis de montrer l’intérêt de ces matériaux dans la génération de propriétés optiques non linéaires du troisième ordre, particulièrement le phénomène d’autofocalisation de faisceaux lumineux par effet Kerr
This work is devoted to the elaboration of yttrium and aluminum garnets-based transparent composite ceramics with different (Nd+Y)/Al stoichiometric ratios ranged from 0.40 to 0.70, around the ratio corresponding to the Nd:YAG stoichiometric composition ((Nd+Y)/Al = 0.6000) by under-vacuum reactive-sintering. Pressure-casting of stable and homogeneous suspensions of mixing Al2O3-Y2O3-Nd2O3 was achieved. Study of microstructural, thermal and optical properties of these ceramics has made it possible to highlight the influence of (Nd+Y)/Al ratio on garnet phase formation and densification kinetics, and on optical properties. Thus, it appears that for ceramic with a ratio higher than 0.6000, corresponding to an yttrium-rich sample, the previously mentioned kinetics are decreased but transparence and lasers properties are less degraded, contrary to aluminum-rich ceramics ((Nd+Y)/Al < 0.6000). Moreover, study of Nd:YAP-Al2O3 powders mixing brings out Nd:YAG phase formation mechanism, suggesting the existence of solid-gas reaction with evaporation-condensation of aluminum-rich reactive phase. Finally, feasibility of Nd:YAG ceramics with high dopant content (4 at. %) has shown the interest of these materials in order to generate third-order nonlinear optical properties, especially self-focusing phenomenon of light beams by Kerr effect

Une étude des composes intermétalliques TMn₂ dans lesquels les effets de la frustration topologique associée a l'instabilité de l'antiferromagnétisme sont les plus importants, est effectuée. Malgré de nombreuses difficultés liées a leur métallurgie, nous avons préparé et caractérisé plusieurs monocristaux, et pour la première fois un monocristal du compose (Y₀. ₉₇Sc₀. ₀₃)Mn₂. En étudiant le composé TbMn₂, nous avons mis en évidence l'existence d'une transition induite sous champ magnétique conduisant à l'annulation des moments de 3/4 des atomes de manganèse. Par opposition au méta-magnétisme à électrons collectifs des métaux à instabilités ferromagnétiques, nous avons désigné cette transition par le vocable antimétamagnétisme local. Cette transition a aussi été générée par simulation numérique d'un modèle de pseudo-spins sur un réseau triangulaire. Elle se réalise en raison des effets combines de la frustration et de l'instabilité de moment, mais nécessite également une anisotropie locale. Dans la phase de laves cubique, l'absence de phase mixte suggère qu'expérimentalement, les interactions d'échange tmn soient susceptibles de participer à l'avènement de l'antimétamagnétisme local dans TbMn₂. En étudiant le compose YMn₂ dans la phase non magnétique induite par substitution de 3% de scandium a l'yttrium, nous avons mis en évidence la présence de fluctuations de spin non corrélées associées a l'instabilité de moments, et de fluctuations corrélées dégénérées en modes. Induite par la frustration, cette dégénérescence conduit à un comportement de type fermion lourd avec une forte contribution électronique a la chaleur spécifique jamais atteinte pour un antiferromagnétisme itinérant (200mJ. K⁻². Formule⁻1). On note aussi que les corrélations inhérentes aux fluctuations observées, particularisent des sommes ou des différences de spins par paires d'atomes et la somme des spins d'un tétraèdre, en décorrélant les composantes de Fourier de la densité d'aimantation qui leurs sont respectivement associées.

Une methode originale d'elaboration de systemes magnetiques nanostructures a ete developpee: elle consiste a bombarder d'ions lourds rapides une cible cristalline. Dans certains cas, un ion lourd rapide traversant un materiau cristallin laisse sur son passage une nanocolonne amorphe, appelee trace latente. Le diametre des traces latentes est en general compris entre 2 et 7 nm, selon l'energie de l'ion incident et le type de cible. L'irradiation des films minces par des ions lourds de haute energie permet donc d'obtenir des materiaux tres inhomogenes a l'echelle nanoscopique. Dans ce travail, differents types de composes ont ete irradies pour obtenir des effets magnetiques originaux lies a ces microstructures. Les materiaux choisis, des composes de cobalt et d'une terre rare (rco#2 et rco#3, avec r=y,ce,tm), ont la particularite d'avoir des proprietes magnetiques differentes dans l'etat cristallin et dans l'etat amorphe. Certains sont uniquement ferromagnetiques dans l'etat amorphe, d'autres ont des temperatures d'ordre tres differentes suivant leur etat. Des traces amorphes de quelques nanometres de diametre sont creees par irradiation dans les alliages yco#2, yco#3, ceco#3. Les proprietes magnetiques de ces materiaux nanostructures sont ensuite analysees. Un mecanisme original de reinversement de l'aimantation a ete mis en evidence dans les compose yco#2 irradie. Un effet interessant de couplage magnetique particulier (appele effet de spring-magnet) du aux tailles nanometriques des nanocolonnes est observe dans le compose ceco#3 irradie

Nous avons prepare des couches minces amorphes a base d'alliages de terres rares, d'yttrium ou de zirconium et de cobalt par trois types differents de pulverisation cathodique (triode, magnetron toroidal, face-a-face). Les proprietes structurales, chimiques (retrodiffusion de particules chargees, spectrometrie de masses d'ions secondaires, rayons x, microscopie electronique), magnetiques (magnetometre, neutrons), et magneto-optiques (effets kerr) de ces materiaux ont ete caracterises en details. Avec ces materiaux de base, nous avons prepare des tri-couches aux interfaces tres propres permettant d'etudier le couplage magnetique entre couches. Les systemes sandwich fabriques sont typiquement y-co/gd-co/y-co et sm-co/x-co/sm-co' (x=gd, zr, tb). Les trois couches constitutives sont couplees magnetiquement par les interactions d'echange entre moments de cobalt a travers tout l'echantillon. Ce couplage associe aux proprietes specifiques de l'alliage considere (moment magnetique, anisotropie, coercitivite) conduisent a des configurations ferrimagnetiques ou ferromagnetiques de l'aimantation des couches voisines et donnent lieu a des processus d'aimantation originaux. Pour des systemes constitues de couches externes dures de coercitivites differentes et d'une couche centrale douce (sm-co/x-co/sm-co', x=gd, zr), l'influence de l'epaisseur et de la nature du materiau de la couche centrale sur le couplage et les processus d'aimantation ont ete etudies quantitativement. Un etat avec une seule paroi de bloch etendue dans la couche centrale est stabilise. Pour caracteriser cette paroi nous avons effectue des mesures d'aimantation, de reflectometrie de neutrons polarises et des mesures de susceptibilite a haute frequence. Des simulations numeriques a l'aide d'un programme developpe au cours de ce travail pour decrire les processus d'aimantation dans les systemes sandwich rendent particulierement bien compte des courbes d'aimantation experimentales de ces systemes modeles