Dissertations / Theses on the topic 'Alliages chrome-fer-nickel'

Etude par mesure de resistivite electrique, de l'influence de la teneur en chrome sur la production et la migration des defauts ponctuels dans les alliages fe-25%ni-8 a 16%cr(% en poids) et fe-5 a 15%atcr soumis a une irradiation par electrons a 21k. Influence d'un recuit sur ces defauts d'irradiation. Interpretation des resultats par un modele de restauration

Les conditions de syntheses electrochimiques d'alliages nickel-phosphore et fer-chrome-nickel, ont ete etudiees dans le but de diversifier les applications d'un nouveau materiau composite constitue de spheres creuses obtenues par electroformage. La technique d'elaboration par courant pulse permet de maitriser les mecanismes reactionnels de codeposition des alliages nickel-phosphore. Les conditions de cinetique et de thermodynamiques electrochimiques induites par les systemes d'impulsions conduisent a l'obtention d'alliages metal-metalloide de composition chimique et de morphologie controlees. La microstructure et les proprietes mecaniques dependent essentiellement de la composition chimique. L'enthalpie de cristallisation et la contraction liee au passage d'une structure amorphe a une structure cristallisee, sont en outre, fonctions lineaires de la teneur en phosphore. Les alliages fer-chrome-nickel ont ete elabores par une methode originale de codeposition/diffusion. La codeposition de particules de chrome dans une matrice fer-nickel n'est optimale que pour certaines combinaisons parametriques de courant pulse. La presence de particules modifie considerablement la morphologie des depots puisqu'elle inhibe la croissance colonnaire. Celle-ci s'effectue par contre a partir des particules conductrices codeposees en donnant naissance a une interface entre particule et matrice. Un traitement thermique de diffusion permet l'homogeneisation chimique de ces alliages. Suivant leur composition chimique, ces alliages presentent des resistances a la rupture 3 a 10 fois superieures a celles du nickel. De plus, la resistance a l'oxydation a haute temperature de l'alliage fe78,5 cr18,0 ni3,5 est equivalente a celle des aciers inoxydables. Les essais preliminaires de transposition a l'electroformage de spheres creuses ont permis d'aboutir a l'optimisation des proprietes mecaniques du materiau. Le remplacement du nickel par des alliages fer-chrome-nickel a ainsi conduit a doubler, apres recuit, la resistance mecanique a la compression des spheres

Après une synthèse bibliographique relative à la biocompatibilité des allaiges Ni-Cr, nous étudions la diffusion des ions dans les urines et dans les tissus, à partir d'une attelle coulée en ADNIC 272D et ligaturée sur cinq brebis. Cette étude met en jeu une méthode d'analyse par spectrophotométrie d'absorption atomique. L'analyse et la discussion des résultats expérimentaux ont permis l'élaboration d'un protocole expérimental amélioré.

Une connaissance détaillée des phénomènes d'interface entre le verre en fusion et les matériaux métalliques est de première importance dans les domaines industriels de la réalisation de joints d'étanchéité verre/métal, de l'émaillage, de la mise en forme ou de la fusion électrique du verre. Peu d'études ont été consacrées à ce sujet et on ne dispose pas, à l'heure actuelle, d'une plate-forme de connaissances générales et de données expérimentales permettant d'interpréter les phénomènes d'interaction entre le verre et les métaux dans leur globalité. Nous avons voulu évaluer la résistance à la corrosion dans le verre fondu d'alliages nickel-chrome et d'alliages O. D. S. (Oxide Dispersion strengthened) nickel-chrome, contenant de l'yttrine, élément actif bien connu qui ralentit les cinétiques d'oxydation à haute température, comparativement à celle d'alliages binaires nickel-chrome. Dans un premier temps, le comportement des alliages O. D. S. En oxydation à l'air entre 1100 et 1300°C a été caractérisé, du point de vue cinétique et morphologique. Par la suite, l'interaction entre les métaux et le verre fondu étant de nature électrochimique, nous avons choisi d'utiliser expérimentalement les méthodes électrochimiques d'étude de la corrosion. Les propriétés électrochimiques d'un verre sodo-calcique modèle ont été étudiées avant d'aborder les études de corrosion. Les matériaux étudiés sont des métaux purs comme le fer, le nickel et le chrome, des alliages binaires nickel-chrome et les alliages O. D. S. Nickel-chrome précédemment caractérisés en oxydation. Ce travail a permis de dégager les principes généraux de la corrosion du fer, du nickel, du chrome et des alliages nickel-chrome par le verre fondu et constitue une première étape dans la compréhension fondamentale des mécanismes de corrosion des matériaux métalliques par le verre
Detailed knowledge of interfacial reactions and kinetics between metals or alloys and molten glass is of interest for glass-metal seal enamel, coating technology tools used for glass-making and electric melting of glass. We wanted to evaluate corrosion resistance in molten glass for nickel-chromium alloys and O. D. S. (Oxide Dispersion Strengthened) nickel-chromium alloys. First, the oxidation of O. D. S. Superalloys was studied in air between 1100 and 1300°C. The kinetics of the oxidation have been measured and the oxide scales characterised. Then, because the interaction between metals and molten glass is of electrochemical nature, electrochemical techniques for corrosion studies were chosen. After the determination of the electrochemical properties of the glass, corrosion studies could be achieved. The materials studied were pure metals (iron, nickel, chromium), binary nickel-chromium alloys and O. D. S. Nickel-chromium alloys preliminary studied in oxidation. In this work, the general principles of the corrosion in molten glass of iron, nickel, chromium and nickel-chromium alloys could be outdrawn

La corrosion sous contrainte en eau lithiee-boriquee (eau primaire) des tubes en alliage 600 de generateurs de vapeur des reacteurs a eau pressurisee est un probleme generique touchant l'ensemble du parc nucleaire francais et etranger. Le mecanisme de fissuration sous contrainte intergranulaire de l'alliage 600 en eau primaire n'etant pas clairement etabli, une etude du comportement en corrosion sous contrainte etait donc necessaire a la comprehension du mecanisme. Des essais a charge imposee et de traction lente ont montre que la fissuration sous contrainte comportait une phase d'amorcage, suivie d'une phase de propagation a vitesse lente et d'une phase de propagation rapide conduisant a la rupture. L'etude de l'influence des parametres mecaniques a permis de degager les points suivants: - les ecrouissages superficiel et volumique ont un role nefaste (reduction de la periode d'amorcage et augmentation des vitesses de fissuration), - la vitesse de deformation plastique est le parametre mecanique gouvernant la fissuration. L'etude complementaire du comportement en fluage a montre une augmentation de la vitesse de fluage liee a la presence du milieu, traduisant une interaction plasticite/environnement. L'evolution des differentes phases de la fissuration en fonction de la vitesse de deformation a permis d'une part de montrer que le temps d'amorcage est de nature electrochimique, que la duree des 2 phases de propagation dependait fortement de la vitesse de deformation, et d'autre part d'estimer les marges apportees par les produits de substitution

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

La corrosion sous contrainte (CSC) est un mode de dégradation qui affecte de nombreux alliages au sein des réacteurs à eau sous pression, notamment les alliages base nickel tubes des générateurs de vapeur (GV). La fissuration qu'elle engendre intervient tant du côté primaire que secondaire, en particulier dans des zones où la composition du milieu est mal définie. La sensibilité à la CSC des alliages base nickel dépend de leur teneur en chrome, ce qui a conduit au remplacement de l'alliage 600 (15% Cr) par l'alliage 690 (30% Cr). L'objectif de cette thèse est double : i) observer l'effet de la teneur en chrome sur la corrosion et ii) caractériser l'effet du milieu sur le mode de dégradation d'un tube de GV. Pour ce faire un tube industriel et des alliages modèles, à teneur en chrome contrôlée, ont été étudiés. La mise en oeuvre de diverses techniques de caractérisation : SIMS ; MET – FEG : préparation des lames minces, HAADF, EELS, EDX - nous a permis d'étudier les produits de corrosion en surface et au sein même des fissures de CSC. L'influence de la teneur en chrome et de l'état de surface sur la corrosion généralisée a été mise en évidence pour les alliages modèles. De plus, nous avons observé la présence d'oxygène le long de jonctions triples plusieurs micromètres sous la surface. Les essais de CSC montrent l'effet bénéfique du chrome pour des teneurs comprises entre 5% et 30%. La déformation modifie la structure des couches d'oxyde interne riches en chrome et donc leur caractère protecteur. Des fissures de CSC obtenues dans différents milieux ont été caractérisées par MET. Les couches d'oxydes formées dans les fissures diffèrent de celles observées en surface, ce qui révèle une modification du milieu et des conditions au sein des fissures. Ainsi, nous avons pu établir des caractéristiques structurales des produits de corrosion (en surface et dans les fissures) qui constituent une signature des différents milieux étudiés.

Presentation des resultats de simulation des joints de phase entre structures cubiques centrees (c. C), cubiques et cubiques a faces centrees (c. F. C. ). Calcul des indices de coincidence entre les phases cubiques centrees et cubiques a faces centrees liees par une famille de relations d'orientation cristallographique. Etude experimentale des joints de phases entre structures c. C-c. F. C sur des alliages fe-ni-cr. La presence d'aluminium dans ces alliages aboutit a l'apparition de certains precipites. La diffusion des impuretes c ou s dans des alliages de tres haute purete provoque un arrangement localise des atomes autour des joints de phases, ce nouvel arrangement modifiant les relations d'orientation cristalline

Certains défauts fort préjudiciables appelés " white spots " peuvent se former lors de la refusion de l'alliage 718. Appauvris en éléments d'alliage, ils proviennent probablement de la chute de précurseurs solides dans le puits liquide. Tout d'abord, un modèle simulant la refusion, basé sur le logiciel SOLAR, a été adapté au cas de l'alliage 718 et validé en comparant les résultats de simulations avec les observations réalisées sur un lingot refondu. La caractérisation d'électrodes et de lingots a permis de montrer que des dendrites de taille importante, présentes dans l'électrode, peuvent être à l'origine de white spots dendritiques. Cette étude apporte également une détermination quantitative des principales caractéristiques des trois sources de précurseurs de white spots discrets (bourrelet de l'électrode, " shelf " et collerette) en termes de structure, de composition et de taille. Des expériences dites de " trempage " de précurseurs synthétiques de white spots discrets permettent de mesurer directement la cinétique de leur fusion. Ces résultats valident qualitativement un modèle numérique décrivant le processus de fusion/solidification d'une particule sphérique dans un bain liquide métallique. Enfin, le comportement d'un précurseur de white spot discret dans le puits liquide d'un lingot VAR est déterminé en couplant le modèle de changement de phases au calcul de la trajectoire du précurseur. Le comportement hydrodynamique et thermique du puits est calculé par SOLAR et les caractéristiques des origines potentielles de précurseurs sont prises en compte comme données d'entrée. Le modèle global détermine ainsi pour chaque origine la taille initiale critique d'un précurseur conduisant à la formation d'un white spot. Cette étude permet de conclure que la probabilité de former des défauts à partir de précurseurs provenant de l'électrode est assez faible, tandis que la " shelf " et la collerette sont probablement des sources importantes de white spots discrets
Some very detrimental defects, called white spots, can form during the remelting of Alloy 718. Depleted in alloying elements, they are supposed to be generated by the fall of solid metallic precursors in the liquid pool. In a first step, a model aimed to simulate the remelting process, based on the SOLAR software, has been adapted to the remelting of Alloy 718, then validated by comparison between the simulation results and experimental observations of a remelted ingot. The characterization of electrodes and ingots has shown that large dendrites in the electrode could be the origin of dendritic white spots. This study also determines quantitatively the main characteristics of the three possible sources of discrete white spot precursors (electrode torus, shelf and crown) in terms of structure, composition and size. “Dipping” experiments of synthetic discrete white spots precursors allow a direct measurement of their melting kinetics. These results qualitatively validate a numerical model which describes the melting/solidification process of a spherical particle immerged in a liquid metal bath. Last, the behaviour of a discrete white spot in the liquid pool of a VAR ingot is determined through coupling the phase change model to a calculation of the precursor trajectory. The hydrodynamic and thermal behaviour of the liquid pool is calculated by SOLAR and the characteristics of each of the potential precursor origins are taken into account as input data. The overall model computes, for each origin, a precursor critical size leading to the formation of a white spot

La mise en ordre (MEO) chimique des alliages Ni-Cr modifie leurs propriétés mécaniques et est une préoccupation potentielle pour leur utilisation dans les réacteurs à eau sous pression. Dans ces travaux, la caractérisation de la cinétique de MEO par des vieillissements accélérés a été effectuée sur des alliages modèles à faible teneur en fer. L’apparition de la phase ordonnée Ni2Cr se traduit par une augmentation de la dureté. De plus, la mesure du pouvoir thermoélectrique s’est révélée très sensible à l’apparition de la MEO. Le rôle de la teneur en fer dans la cinétique du phénomène est négligeable à basse température (<450 °C), contrairement aux traitements thermiques pratiqués sur les alliages. Nous avons extrapolé nos résultats au cas des alliages industriels où la teneur en fer est plus élevée : le temps d’incubation de la MEO est estimé à 140 ans à 325 °C. La taille nanométrique des domaines ordonnés et leur faible différence de composition avec la matrice désordonnée rendent leur étude délicate. Nous avons utilisé des méthodes avancées de microscopie électronique en transmission pour progresser dans leur description. Grâce au couplage de l’analyse d’images et de cartographies d’orientation, la proportion surfacique des domaines ordonnés a pu être estimée sur un échantillon témoin. Des cartographies chimiques en perte d’énergie révèlent que le fer est en partie ségrégé autour des domaines ordonnés. Ceci remet en cause l’état d’ordre de la phase Ni2Cr, ce qui a été corroboré par des études quantitatives en microdiffraction sur des domaines ordonnés. A l’échelle atomique, les analyses montrent que le fer se substitue de préférence au chrome dans la maille ordonnée
Chemical ordering in Ni-Cr alloys modifies their mechanical properties and is a potential issue for their use in pressurized water reactors. In this work, ordering kinetics have been determined by accelerated ageing on model alloys with low iron content. The Ni2Cr ordered phase appearance induces a hardness increase. Furthermore, thermoelectric power measurements have been revealed very sensitive to ordering. The iron content does not affect ordering kinetics at low temperatures (<450 °C), contrary to thermal treatments practiced on the alloys. Our results have been extrapolated to the industrial case, where the iron content is higher: ordering incubation time is estimated at 140 years at 325 °C. The nanometric size of ordered domains together with their small difference in chemical composition with the disordered matrix make their study difficult. We used advance characterizations with transmission electron microscopy to progress in their description. Thanks to the coupling of image analysis with orientation mappings, the surface proportion of ordered domains has been estimated on a control sample. Energy loss chemical maps reveal that the iron is partly segregated around ordered domains. This questions the state of order of the Ni2Cr phase, which is corroborated by quantitative microdiffractions achieved on ordered domains. At the atomic scale, analyzes show that iron substitutes preferentially for chromium in the ordered phase

Plusieurs composants présents dans les réacteurs à eau sous pression (REP) ont été fabriqués en alliage 600, un alliage base nickel contenant environ 16% de chrome. Le retour d’expérience, comme les études de laboratoire, montrent une sensibilité à la corrosion sous contrainte (CSC) de cet alliage en milieu primaire.Des études antérieures ont permis de développer un modèle d’amorçage basé sur une approche macroscopique et dépendant de différents paramètres tels que : la température, la contrainte et la microstructure du matériau. Cependant, ce modèle manque de robustesse car l’effet de la teneur en hydrogène dissous et l’effet de l’histoire de chargement mécanique ne sont pas considérés et les effets microstructuraux ne le sont que partiellement.Ces travaux de thèse ont comme objectif principal de développer un modèle local prévoyant le temps d’amorçage des fissures de CSC en fonction de paramètres locaux liés à la microstructure du matériau (précipitation intergranulaire), à l'environnement (température, et teneur en hydrogène dissous) et aux contraintes locales aux joints des grains. Cette étude comprend donc la caractérisation des matériaux (analyse chimique, microstructure et comportement mécanique) et la réalisation des essais d’oxydation et de corrosion sous contrainte, ainsi que leur interprétation.Le modèle local développé est basé sur des grandeurs physiques et enchaine les différentes étapes de CSC à savoir l’incubation, l’amorçage et la propagation des fissures. Pour construire ce modèle, nous avons considéré la formation de pénétrations d’oxyde aux joints de grains comme une étape-clé dans l’amorçage des fissures de CSC. Pour cela, une cinétique d’oxydation intergranulaire pour l’alliage 600 a été identifiée. De plus, un critère d’amorçage des fissures de CSC a été déterminé en couplant contrainte locale et profondeur d’oxydation intergranulaire critique. Enfin, l’étape de propagation des fissures a été modélisée à partir d’une base de données rassemblant les profondeurs de fissure atteintes en fonction du temps d’essai pour différentes conditions expérimentales
Several components present in the primary circuit of Pressurized Water Reactors (PWR) of nuclear power plants were manufactured with Alloy 600, a nickel base alloy containing 16 wt.% chromium. Operating experience of PWRs and laboratory tests showed that Alloy 600 is susceptible to stress corrosion cracking (SCC).Previous studies have allowed developing an initiation model based on a macroscopic approach and depending on several parameters such as temperature, applied stress and material microstructure. However, this model suffers from a lack of accuracy: dissolved hydrogen content and mechanical loading history effects are not considered and the microstructure effects (such as intergranular precipitation) are only partially taken into account.The aim of this study is to develop a ‘local’ model predicting stress corrosion cracking initiation time, based on physical mechanisms and local parameters related to the material microstructure (intergranular precipitation), the environment chemistry (temperature and dissolved hydrogen content) and stress concentration at grain boundaries. The local model relies on a cracking scenario with three main steps: incubation, initiation and crack extension.The formation of intergranular oxide penetration was assumed to be a key step in SCC initiation. For this purpose, oxidation tests were performed in simulated primary water. The intergranular oxidation kinetics of Alloy 600 was studied and the effects of intergranular carbide precipitation, dissolved hydrogen content and temperature were investigated. In addition, a cracking criterion coupling a critical local stress and a critical intergranular oxide depth was estimated. Finally, a sigmoid crack growth law was used to simulate both the slow and fast propagation steps. The local model was validated using a database built from the results of SCC tests performed on Alloy 600 and gathering the crack depths reached as a function of test duration for different experimental conditions (material microstructure, loading conditions)

La mise en ordre (MEO) chimique des alliages Ni-Cr modifie leurs propriétés mécaniques et est une préoccupation potentielle pour leur utilisation dans les réacteurs à eau sous pression. Dans ces travaux, la caractérisation de la cinétique de MEO par des vieillissements accélérés a été effectuée sur des alliages modèles à faible teneur en fer. L’apparition de la phase ordonnée Ni2Cr se traduit par une augmentation de la dureté. De plus, la mesure du pouvoir thermoélectrique s’est révélée très sensible à l’apparition de la MEO. Le rôle de la teneur en fer dans la cinétique du phénomène est négligeable à basse température (<450 °C), contrairement aux traitements thermiques pratiqués sur les alliages. Nous avons extrapolé nos résultats au cas des alliages industriels où la teneur en fer est plus élevée : le temps d’incubation de la MEO est estimé à 140 ans à 325 °C. La taille nanométrique des domaines ordonnés et leur faible différence de composition avec la matrice désordonnée rendent leur étude délicate. Nous avons utilisé des méthodes avancées de microscopie électronique en transmission pour progresser dans leur description. Grâce au couplage de l’analyse d’images et de cartographies d’orientation, la proportion surfacique des domaines ordonnés a pu être estimée sur un échantillon témoin. Des cartographies chimiques en perte d’énergie révèlent que le fer est en partie ségrégé autour des domaines ordonnés. Ceci remet en cause l’état d’ordre de la phase Ni2Cr, ce qui a été corroboré par des études quantitatives en microdiffraction sur des domaines ordonnés. A l’échelle atomique, les analyses montrent que le fer se substitue de préférence au chrome dans la maille ordonnée
Chemical ordering in Ni-Cr alloys modifies their mechanical properties and is a potential issue for their use in pressurized water reactors. In this work, ordering kinetics have been determined by accelerated ageing on model alloys with low iron content. The Ni2Cr ordered phase appearance induces a hardness increase. Furthermore, thermoelectric power measurements have been revealed very sensitive to ordering. The iron content does not affect ordering kinetics at low temperatures (<450 °C), contrary to thermal treatments practiced on the alloys. Our results have been extrapolated to the industrial case, where the iron content is higher: ordering incubation time is estimated at 140 years at 325 °C. The nanometric size of ordered domains together with their small difference in chemical composition with the disordered matrix make their study difficult. We used advance characterizations with transmission electron microscopy to progress in their description. Thanks to the coupling of image analysis with orientation mappings, the surface proportion of ordered domains has been estimated on a control sample. Energy loss chemical maps reveal that the iron is partly segregated around ordered domains. This questions the state of order of the Ni2Cr phase, which is corroborated by quantitative microdiffractions achieved on ordered domains. At the atomic scale, analyzes show that iron substitutes preferentially for chromium in the ordered phase

Les tubes en alliage 600 mill-annealed (MA) présentent de la corrosion dans les zones confinées du côté secondaire des générateurs de vapeur des centrales à réacteur à eau pressurisée. Il est possible qu’à terme, les tubes plus récents en alliage 600 traité thermiquement (TT) présentent également de la corrosion. Nous proposons une modélisation empirique et statistique afin de prévoir le comportement en corrosion des tubes en alliage 600 MA et TT, basée sur des essais de corrosion sous contrainte de longue durée dans des milieux confinés type : le milieu soude et le milieu sulfate. La modélisation en milieu soude montre que la corrosion sous contrainte de l’alliage 600 se produit selon trois stades successifs : une période d’incubation, un stade de propagation lente puis un stade de propagation rapide. Nous prévoyons de manière satisfaisante les localisations et orientations de fissures observées sur site ainsi que le risque faible de passage en régime rapide. De plus, nous mettons en évidence un risque de corrosion de ces tubes, significativement plus faible pour les tubes en alliage 600 TT que pour ceux en alliage 600 MA. Le modèle en milieu de sulfate, établi par « réparation » de plan d’expériences, met en évidence des interactions significatives entre paramètres, non prévisibles à priori. Il décrit de manière satisfaisante le comportement en corrosion du côté secondaire des tubes de générateurs de vapeur. L’effet bénéfique du traitement thermique sur la résistance à la corrosion
Stress corrosion cracking (SCC) occurs in flow-restricted areas on the secondary side of Mill Annealed (MA) Alloy 600 steam generator tubes of pressurized water reactors. More recent Thermally Treated (TT) Alloy 600 tubes could some day also suffer from corrosion. Our work consists in modelling the phenomenon empirically and statistically to predict the behaviour of Alloy 600 tubes toward corrosion. The environments formed in the flow-restricted areas are poorly known but chemical analyses during shutdowns show they could resemble sodium hydroxide or sulphate environments. Therefore, our modelling is based on SCC laboratory test in these two typical environments. The modelling in sodium hydroxide environments shows SCC involves three steps: incubation, slow propagation and rapid propagation. The tubes behaviour is well predicted in terms of location and orientation of cracks as well as little risk of having rapid propagation. Finally, the application to TT Alloy 600 tubes gives a smaller risk of SCC than for MA Alloy 600 tubes. The modelling in sulphate environments, established by use of the technique of « repair » of design of experiments, evidences interactions of model parameters. This modelling satisfactorily describes the secondary side corrosion of steam generator tubes. Moreover, the beneficial effect of the thermal treatment on Alloy 600 SCC resistance seems confirmed

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.

Cette etude concerne l'influence d'elements d'addition (titane, fer et chrome) dans les alliages precurseurs al-ni, des catalyseurs de nickel de raney. Deux aspects principaux ont ete developpes lors de ce travail. La premiere partie traite de l'effet du dopant sur la reactivite des phases al#3ni et al#3ni#2 vis-a-vis de l'extraction d'aluminium par attaque alcaline. L'attaque de al#3ni par propagation d'un front plan, a permis de mettre en evidence un processus d'attaque identique que ce soit sans dopant ou en presence de titane ou de chrome. Une energie d'activation de 60 kj/mol a ete determinee pour ce phenomene. Par contre, la presence de fer semble modifier ce processus d'extraction, puisqu'il apparait deux regimes d'attaque differents, a basse et a haute temperature. Dans une deuxieme partie, la localisation du dopant a differentes etapes de la vie du catalyseur a ete etudiee. Pour cela, les compositions d'alliages eutectiques modeles ont ete optimisees. Les catalyseurs issus de ces alliages ont par la suite, ete testes dans une reaction d'hydrogenation. Le mecanisme d'extraction du dopant a ainsi ete mis en evidence. Le dopant, quelle que soit sa localisation initiale, s'extrait simultanement a l'aluminium, puis apres passage en solution, se redepose sous forme oxydee, sur la cristallite de nickel. Ce travail sur des alliages modeles a egalement conduit a une determination experimentale du systeme al-ni-cr du cote aluminium. En particulier, une transformation eutectique ternaire et deux phases ternaires ont ete mises en evidence. Ces investigations ont permis de proposer la premiere ebauche de la projection de la surface liquidus de la sous-section al-cr-alni

L’implication de la ségrégation induite par l’irradiation (SIR) dans la majorité des mécanismes de dégradation des composants du cœur des réacteurs nucléaires en aciers inoxydables austénitiques est avérée. Aux températures de fonctionnement des réacteurs actuels et possibles prototypes du futur, les éléments chimiques des pièces métalliques des structures internes se redistribuent de manière hétérogène en ségrégeant sur les défauts préexistants et nouvellement créés par l’irradiation. L’intensité des enrichissements ou des appauvrissements locaux dépendent, entre autres, de la nature de l'élément et du défaut concerné. Si les différents mécanismes de ségrégation sont aujourd’hui bien identifiés, leur cinétique et leur degré d’implication respectifs sont encore peu renseignés. En effet, les modèles théoriques actuels de la SIR souffrent d'un manque de données expérimentales. Ces deux aspects sont le moteur de cette étude. Dans un premier temps, les cinétiques d'interdiffusion après vieillissement thermique et sous irradiation ont été déterminées dans des alliages modèles du système Fe-Ni-Cr. L'effet de l'irradiation sur la diffusion a été étudié à 440°C. A cette température les coefficients de diffusion sont faibles et les méthodes classiques d'étude de la diffusion ne permettent pas d'y accéder dans un délai raisonnable. La mise en œuvre expérimentale de la méthode des multicouches à période nanométrique dans des alliages binaires et ternaires a montré, dans ce cas, des résultats encourageants. Toutefois, des divergences entre les résultats expérimentaux et les prévisions théoriques ont révélé la nécessité d'optimiser ces deux approches. Dans le cadre de cette étude, des recommandations ont été formulées pour tenir compte de l’impact de la microstructure et du choix des conditions de vieillissement sur les cinétiques effectives mesurées. Les expériences réalisées sur des alliages modèles offrent l’intérêt de pouvoir être directement confrontées à la simulation. Néanmoins, les aciers de l’industrie nucléaire contiennent une grande variété d'éléments d'alliage minoritaires et d'impuretés qui jouent un rôle clé sur le comportement des éléments impliqués dans la SIR. Ainsi, dans un second temps, une étude de la SIR sur différents défauts intragranulaires d'un acier inoxydable austénitique optimisé, un 316L(N) a été réalisée. Pour cela, des techniques couplées et corrélées à l'échelle nanométrique (Sonde Atomique Tomgraphique et Miscroscopie Electronique en Transmission) ont été mises en place. La complémentarité des techniques a rendu possible l'association des enrichissements locaux observés à la cristallographie des défauts concernés. Des tendances singulières de SIR ont été observées selon l'élément et la nature du défaut impliqués. Une teneur plus élevée en azote et en niobium dans la composition nominale de l'acier a entrainé la précipitation de phase Z primaire. La stabilité de cette phase sous irradiation dans les aciers inoxydables austénitiques a pour la première fois pu être étudiée
Radiation induced segregation (RIS) is a process identified to be involved in most of the degradation mechanisms of austenitic stainless steels core components of nuclear reactors. During irradiation within the operating temperature range of present and possible prototypes of future reactors, chemical elements of reactor internal metallic components redistribute heterogeneously and segregate on the pre-existent and newly created defects. Local enrichments or depletions levels depend, inter alia, on the element and nature of the defect affected. While mechanisms involved in RIS have already been identified, their kinetics and mutual weigh are still poorly known. Indeed, current theorical models of RIS suffer from a lack of experimental data. These two aspects motivated this study. First, by the determination of interdiffusion kinetics after thermal ageing and under irradiation on model alloys in the Fe-Ni-Cr system. Irradiation effect on diffusion have been studied at 440°C. At this temperature, conventional methods to study diffusion fail to give access to such slow kinetics under reasonable time. Experimental implementation of the nanolayers method on binary and ternary alloys gave, in this case, encouraging results. However, discrepancies between experiments and predictions revealed the need of optimizations on both sides. In the framework of this study, recommendations have been established to account for the effect of the microstructure and the selected ageing conditions on measured effective kinetics. Experiments on model alloys have the great interest to be directly confronted to simulation. Nevertheless, nuclear steels contain a large variety of minor alloying elements and impurities which have shown to play a key role on RIS behaviour. Thus, in a second part, RIS study on various bulk defects of an optimized nuclear austenitic stainless steel, a 316L(N) has been performed. Consequently, nanoscale coupled and correlated techniques (Atom Probe Tomography and Transmission Eelectron Microscopy) have been implemented. Techniques complementarity offered the possibility to associate enrichments to defect crystallography and revealed singular tendencies of RIS depending on the element and the defect involved. Furthermore, a higher nitrogen and niobium content in the steel nominal composition formed primary Z-phase, its stability under irradiation had also been for the first time studied in austenitic stainless steels

L'Alliage 600 (Ni-15%Cr-10%Fe) est réputé sensible à la Corrosion Sous Contrainte (CSC) en milieu primaire des Réacteurs à Eau Pressurisée (REP). Des études récentes ont montré que la diffusion du chrome était une étape limitante dans la compréhension des mécanismes de CSC. En particulier, le mécanisme d'oxydation interne contrôlé par le taux de défauts local. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse a été de produire des données expérimentales concernant la cinétique de diffusion du chrome en fonction de différents états métallurgiques. Les coefficients de diffusion du chrome ont été mesurés par Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires (SIMS) et Spectrométrie à Décharge Luminescente (SDL) en volume et aux joints de grains dans la gamme de température 678 K-1060 K sur des échantillons en nickel pur et d'Alliage 600 monocristallin ou polycristallin. Une partie de cette thèse s'est focalisée sur l'effet de la déformation plastique sur la cinétique de diffusion du chrome pour des échantillons en nickel monocristallin (orienté <101>). Les expériences de diffusion ont été réalisées sur des échantillons non déformés, pré-écrouis à 4% et 20% de déformation plastique et sur des essais in-situ de diffusion en fluage. Les résultats ont montré que les coefficients de diffusion mesurés sur les éprouvettes déformées plastiquement sous charge constante sont supérieurs de six ordres de grandeur à ceux obtenus à l'état non déformé ou pré-écroui. L'accélération de la cinétique de diffusion peut être attribuée à un couplage entre la mobilité des dislocations et la vitesse de déformation plastique
Alloy 600 (Ni-15%Cr-10%Fe) is known to be susceptible to Stress Corrosion Cracking (SCC) in primary water of Pressurized Water Reactors (PWR). Recent studies have shown that chromium diffusion is a controlling rate step in the comprehension of SCC mechanism. In order to improve the understanding and the modelling of SCC of Alloy 600 in PWR primary medium the aim of this study was to collect data on kinetics diffusion of chromium. Volume and grain boundary diffusion of chromium in pure nickel and Alloy 600 (mono and poly-crystals) has been measured in the temperature range 678 K to 1060 K by using Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and Glow Discharge-Optical Spectrometry (GD-OES) techniques. A particular emphasis has been dedicated to the influence of plastic deformation on chromium diffusion in nickel single crystals (orientated <101>) for different metallurgical states. The experimental tests were carried out in order to compare the chromium diffusion coefficients in free lattice (not deformed), in pre-hardening specimens (4% and 20%) and in dynamic deformed tensile specimens at 773 K. It has been found that chromium diffusivity measured in dynamic plastic deformed creep specimens were six orders of magnitude greater than those obtained in not deformed or pre-hardening specimens. The enhancement of chromium diffusivity can be attributed to the presence of moving dislocations generated during plastic deformation

Etude par spectrométrie Auger, rétrodiffusion d'ions et microanalyse par réactions nucléaires de l'adsorption du soufre à 970c sur les alliages Fe-17Cr-13Ni, Fe-17Cr-14,5Ni-2,5Mo. Analyse de la composition et de la structure des surfaces. Influence du soufre adsorbe ou dissous sur la dissolution anodique et la passivation des alliages. Examen des films passifs.

Le verre métallique Ni₈₁B₁₉ cristallise en une seule étape par formation simultanée des phases cristallines Ni et Ni₃B de type cémentite le verre métallique (FeCr) ₇₇B₂₃ forme de façon polymorphe la phase (FeCr). La forme des cristallites est ovoïde. Et l'amorphe est constitué d'une multitude de domaines d'un nanomètre d'extension ordonnés mais désorientés les uns par rapport aux autres. La diffusion neutronique aux petits angles met en évidence la présence d'inhomogénéités chimiques déjà présentes dans l'amorphe qui s'amplifient pendant la cristallisation. Les simulations numériques de Ni₈₁B₁₉ amorphe par la technique de Monte Carlo Inverse ont permis de construire des amas en excellent accord avec les partielles de Lamparter. Dans ces amas, les atomes de bore occupent soit le centre d'un tétrakaidécaèdre soit le centre d'un antiprisme d'Archimède. Ces environnements de type prismatique sont connectés les uns aux autres par des arêtes. L’ordre à courte distance (prisme de nickel autour du bore) et à moyenne distance (connexion par les arêtes) du cristal Ni₃B est présent, mais pas l'ordre à longue distance. De plus, une structure amorphe présentant des inhomogénéités chimiques (zones sans atome de bore) est compatible avec les données expérimentales. Ces simulations valident le modèle du maclage chimique. En particulier, la partition des éléments aurait lieu pendant l'amorphisation ou même avant, dans l'état liquide. La cristallisation peut donc se produire sans faire appel à la diffusion à longue distance. La technique de Monte Carlo inverse sans les conditions périodiques a permis de faire croitre des cristallites au sein de l'amorphe. Les données issues de diffusion neutronique ne sont pas utilisées pour contrôler l'optimisation mais elles sont globalement reproduites

La réversion partielle de la martensite en austénite, par traitement isotherme dans le domaine inter-critique (Acd – Acf) a été étudiée dans le cas de deux alliages contenant 12% de chrome et 5 ou 7% de nickel. La cinétique de la transformation a’→ Y, la fraction volumique d'austénite de réversion formée ainsi que la stabilité de cette phase – lors d'un refroidissement subséquent- ont été caractérisées en fonction de la température de traitement isotherme choisie. L'intérêt de tels traitements est de développer une structure mixte (martensite revenue + austénite de réversion) qui confère aux alliages considérés de meilleures propriétés mécaniques, notamment à chaud. Cet effet découle essentiellement des caractéristiques de cette austénite, laquelle contient une haute densité de dislocations et se trouve, par ailleurs, dispersée sous forme d'îlots de taille très réduite
The production of austenite by the reverse martensitic transformation has been studied. The alloys concerned by this study are two 12 % chromium low carbon steels containing respectively 5 and 7% nickel. Thermal treatments have been done in the temperature range of (Acd – Acf) called intercritical range. The kinetic of the a' → Y transformation, the volumic fraction of reversed austenite and its stability after a subsequent cooling have been investigated as a function of the intercritical temperature. The purpose of such treatments is to develop on optimal mixture of tempered martensite and reversed austenite structure, which should improve the studied alloys mechanical properties and especially their high temperature properties. This seems to be tightly related to the high dislocations density observed in the reversed austenite which -besides- is dispersed as thin islands in the matrix