Academic literature on the topic 'Diagramme d’équilibres de phases'

Le présent travail de recherche s’inscrit dans un projet global, dont le but est de comprendre et résoudre un problème de corrosion d’un acier dit T91 par un mélange métallique liquide de plomb et bismuth. Il présente un intérêt pour la communauté nucléaire qui envisage de développer une nouvelle génération de réacteurs dits ADS. Ce travail est une contribution à l’étude thermodynamique d’un système plus complexe composé de plusieurs éléments : Al, Bi, Pb, Fe, Cr et l’oxygène. Plus précisément, il a été focalisé sur les systèmes à base de mélanges d’oxydes Bi2O3 + PbO + Al2O3 et Bi2O3 + PbO + Fe2O3. Un travail expérimental a été accompli, au cours duquel ces mélanges à différentes proportions ont été recuits à une température supérieure à 600 °C pendant plusieurs jours, suivi de l’analyse des échantillons par des techniques de pointe. Il a permis de découvrir les différents produits formés dans les différentes conditions de température, de compositions et atmosphères. Les résultats ont permis de faire aussi une modélisation à l’aide d’un outil informatique. Tout cela aide à mieux comprendre et anticiper la formation des produits de corrosion de l’acier par le mélange métallique liquide
This research work takes part in a global project whose aim is to understand and solve a corrosion problem of a steel called T91 caused by a liquid mixture of lead-bismuth. It presents a great interest for the nuclear community who aims to develop a new generation of reactors called ADS. This study is a contribution to the thermodynamic study of a complex system involving several elements such as Al, Bi, Pb, Fe, Cr and oxygen. More precisely, it was focused on mixtures of the following oxides Bi2O3 + PbO + Al2O3 and Bi2O3 + PbO + Fe2O3. A long experimental work had been accomplished, in which mixtures of different proportions of these oxides were prepared and heated above 600 °C for several days, followed by samples analyses by use of accurate and advanced techniques. It allowed discovering the different products formed within the different experimental conditions. The results have been modeled using a computer tool. All this allowed a better understanding and anticipating the corrosion products formation of the T91 steel by the metallic liquid

La mise au point de réacteurs nucléaires sous-critiques (Accelerator Driven System - ADS), intrinsèquement sûrs, pour incinérer les déchets nucléaires par transmutation d’actinides de durée de vie longue en radioéléments de plus courte durée de vie, réclament des sources intenses de neutrons. Ces sources sont produites par la technique de spallations « éjections », c’est-à-dire l’interaction d’un faisceau de protons de haute énergie et haute intensité avec une cible contenant des métaux lourds. Compte tenu de la puissance déposée par les protons dans la cible (de l'ordre de quelques MW) seuls des métaux sous forme liquide peuvent à la fois résister aux défauts induits et évacuer la chaleur. Dans ce contexte l'expérience MEGAPIE (MEGawatt PIlot Experiment) fonctionnant avec une fenêtre au niveau de la cible de spallation est pionnière et ouvre la voie vers des cibles de haute puissance. Pour la mise en œuvre de cette cible MEGAPIE, les choix de l’alliage de la cible de spallations, des matériaux de structures de la fenêtre et des parties chaudes sont portés respectivement sur l’eutectique plomb-bismuth, bon rendement neutronique, et l’acier T91 (1%Mo9%Cr en masse), bonne tenue à l’irradiation. Pour les parties froides l’acier 316L a été choisi. Toutefois, malgré sa bonne tenue à l’irradiation, le contact de ces deux alliages (eutectique plomb-bismuth et acier T91) présente quelques inconvénients qui nécessitent d’approfondir la connaissance de leurs propriétés physico-chimiques dans l’environnement MEGAPIE et motive cette présente étude. La contribution de ce travail au développement du réacteur de transmutation a consisté : - d’une part à l'élaboration de revêtements destinés à améliorer les performances de l'acier de structure T91 vis à vis de l'oxydation et de la fissuration par l'eutectique Pb-Bi liquide, - d'autre part à l'étude thermodynamique du système Pb-Bi-(Hg)-Fe-Cr-Al-O pour connaître l’ensemble des équilibres entre phases existant dans les conditions imposées par le fonctionnement du réacteur ADS. Le deuxième volet de ce travail trouve sa justification dans les résultats du premier qui ont mis en évidence le rôle primordial joué par les oxydes mixtes dans l'interaction corrosive entre l'acier et l'eutectique Pb-Bi faiblement oxygéné
The development of sub-critical nuclear reactors (Accelerator Driven System - ADS), intrinsically safe to incinerate nuclear waste by transmutation of long-lived actinides to radionuclides with a shorter existence, requires intense sources of neutrons. These sources are produced by the "ejected" spallation technique, i.e. the interaction of a high energy, high intensity proton beam with a target containing heavy metals. Considering the power of the proton beam transferred to the target (of a few MW), only metals in the liquid form can be cooled in a closed cooling system and resist to nuclear reactor induced by the proton beam. In this context, the MEGAPIE project (MEGawatt PIlot Experiment), which works with a window at the spallation target, is pioneer and opens the way for high-power targets. The choice of the alloy for the MEGAPIE spallation target is a lead-bismuth eutectic, which is efficient for producing neutrons. For the window beam and hot parts, the best choice at present is the T91 steel (1%Mo9%Cr in mass), due to its good irradiation resistance. For cold parts, the 316L steel was chosen. However, the contact of the two alloys (eutectic lead-bismuth and T91 steel) presents some inconveniences that need to be investigated in relation to their physico-chemical properties in the MEGAPIE environment, which motivates this study. The contribution of this work to this subject consisted of : - In a part, the development of coatings designed to improve the chemical and mechanical performances of the T91 steel in contact of the lead-bismuth eutectic liquid alloy, - In another part, the investigation of the thermodynamic properties of the Pb-Bi-(Hg)-Fe-Cr-Al-O system for all phase equilibria within the conditions imposed by the operation of the ADS reactor. The second part of this work is justified by the results, which, for the first time, highlight the role played by the mixed oxide phases in the corrosive interaction between the T91 steel and Pb-Bi eutectic, in a poorly oxygenated environment

Cette etude du diagramme al#2o#3-aln pour des compositions moyennes comprises entre 0 et 50%mol aln a ete realisee par plusieurs techniques incluant le dosage par microsonde de castaing, la microscopie electronique en transmission, la diffraction des neutrons et l'analyse thermique differentielle a haute temperature. Les principaux elements du nouveau diagramme sont les temperatures de fusion des phases spinelles (entre 2045 et 2085c), la composition du point eutectique 12h+liquide+gamma-alon (40%mol aln) et le domaine de stabilite en composition de la phase phi'-alon au voisinage de la fusion (de 10 a 20%mol aln). Les temperatures d'equilibre des polytypes 21r, 12h et 27r ont ete reevaluees et une nouvelle phase du systeme quaternaire al#2o#3-aln-al#4c#3 a ete decrite. A l'aide de la met, de la diffraction des r. X et des neutrons nous avons determine les mailles, la position des lacunes et les maclages des phases modulees phi' et delta-alon, et confirme l'existence de domaines d'antiphase. La modelisation thermodynamique du diagramme a l'aide du programme thermocalc a ete realisee apres description des sous-reseaux des phases phi' et delta-alon et en introduisant les enthalpies de fusion des phases spinelles obtenues par atd. L'evaluation des contraintes residuelles dans le materiau a montre l'influence de la relaxation plastique au cours du refroidissement. Le procede industriel de nitruration de l'aluminium en presence d'alumine a ete reproduit en laboratoire et a une echelle semi-industrielle. Les temperatures d'initiation de la reaction, les temperatures maximales atteintes et les taux de nitruration ont ainsi pu etre determines.

Etude theorique de deux systemes de macromolecules chargees, les uns (colloides) se presentant sous forme globulaire, les autres (polyelectrolytes) sous forme lineaire. Etude thermodynamique de la floculation reversible des suspensions colloidales chargees et calcul du diagramme de phases des polyelectrolytes purs

Le diagramme de phases du systeme ternaire bi-sb-zn est etudie experimentalement. Les alliages binaires ou ternaires sont soumis a des analyses dsc, atd et rx. Dans certains domaines, il a ete necessaire de proceder a des mesures isothermes. Dans le systeme binaire sb-zn, la phase gamma' (solution solide de sb#3zn#4) est a fusion congruente (t#f = 566c). La phase zeta (solution solide de composition voisine de sb#2zn#3) se decompose au refroidissement vers 360c suivant une reaction de la forme: 3 sb#2zn#3=2 sb#3zn#4 + zn au rechauffement, la reaction inverse s'effectue vers 407c. Dans le systeme binaire bi-zn, le dome de demixtion liquide-liquide presente un maximum vers 600c. Le systeme ternaire est systematiquement explore en utilisant la methode des coupes isoplethiques. Quinze sections verticales sont examinees. Elles permettent de delimiter les nappes de cristallisation de toutes les phases solides. Le domaine de demixtion liquide-liquide du binaire bi-zn se prolonge dans le ternaire et s'appuie sur les nappes de cristallisation de sb#2zn#3 (formes eta et zeta). Les intersections des lignes monovariantes qui limitent les differents domaines de phases determinent six equilibres invariants

L’étude des phases amorphes et cristallines de solutions permet est d'un fort intérêt pour la biologie et la planétologie. Le but de cette thèse est l’exploration du diagramme de phase des solutions d’électrolytes (LiCl et NaCl dans l’eau) sous des conditions de pression et température typiques des corps glacés tels Europe et Ganymède (de 77 à 300 K et jusqu’à 5 GPa). Nous avons étudié des phases de glaces amorphes et cristallines pouvant incorporer des quantités considérables de sel (jusqu’à 10 % de masse de sel). En outre de la mise en évidence de phases de glace salées, nous avons caractérisé deux propriétés exotiques induites sous pression, à savoir le polyamorphisme et l’inclusion des ions dans le réseau de la glace. Nous avons produit des échantillons de phase amorphe de solutions de NaCl dans l’eau par trempe rapide à 77 Kelvin. Nos expériences de diffraction de neutron et de rayons X montrent que la structure locale de cette phase amorphe est très similaire de celle de la phase haute densité de l’eau pure. Nos expériences haute pression avec la presse Paris-Edinbourg et nos calculs de dynamique moléculaire montrent que la densité et la structure évoluent de manière continue en compression jusqu’à 4 GPa. La possibilité d’inclusion du sel (NaCl) dans le réseau de la glace VII sous pression dans nos expériences est analysée en comparaison avec des simulations utilisant la théorie de la densité fonctionnelle. La glace VII qui cristallise dans nos expériences est soit pure, soit elle contient une fraction faible des ions de la solution mère. Il est possible que des quantités de sel plus grandes puissent être incorporées à des pressions plus élevées
The study of amorphous and crystalline phases of solutions gives essential insight on the behaviour of water under conditions relevant for biology and planetary science. The aim of this work is the exploration of the phase diagram of common electrolyte solutions (LiCl-water, NaCl-water) under pressure and temperature conditions (from 77 K to 330 K and up to 5 GPa) relevant for icy bodies such as Europe and Ganymede. In experiments and simulations we search for crystalline phases of ice at high-pressure, which can contain considerable amounts of salt in their lattice (up to 10 % of by weight). We probe the existence of these salty ices, and characterize two exotic, pressure induced properties, polyamorphism and ionic inclusions in the ice lattice. We have produced highly concentrated amorphous solutions of NaCl in water by fast quenching to liquid nitrogen temperature. Our neutron and X-ray diffraction experiments show that the local structure of this amorphous solution at ambient pressure is very similar to the high density amorphous structure of pure water. Our high-pressure experiments with the Paris-Edinburgh cell and our classical Molecular Dynamics calculations show only smooth structure and density changes during compression up to 4 GPa. We discuss the possibility of salt (NaCl) inclusions in the ice VII lattice at high pressure in our experiments by complementary calculations based on Density Functional Theory. The ice VII which crystallized in our experiments is either pure ice, or it contains only a small fraction of the ions from the solution. It may be possible that ions can be included in larger quantities at higher pressures