Academic literature on the topic 'Phases métastables'

En trempant la phase désordonnée de certains cristaux moléculaires on peut atteindre l'état «cristal vitreux». Dans cette situation de non équilibre seuls certains degrés de liberté sont gelés (orientations par exemple) alors que le réseau support est essentiellement non perturbé par la trempe. Ce sont de ce fait des systèmes modèles pour étudier les relaxations lentes de mise en ordre en relation avec la transition vitreuse et la transition du premier ordre esquivée lors de la trempe. Les composés mixtes à base de cyanoadamantane (CNadm) et de chloroadamantane (Cladm) offrent de ce point de vue des perspectives d'études exceptionnelles. L'étude par diffraction des rayons X et analyse enthalpique différentielle d'un de ces composés (CNadm). 75(Cladm). 25 a permis d'en déterminer le diagramme de phase d'équilibre et de caractériser sa dynamique de mise en ordre. Il a été établi que la phase stable (III) à basse température est isomorphe à celle du Cladm (P21/c). L'analyse en temps réel de la croissance des raies de surstructure a permis de mettre en évidence l'installation d'une phase métastable (IV), moins stable que la phase (III), mais de développement cinétique plus rapide. Dans un certain domaine de température, les temps caractéristiques associés à ces deux transformations (I->IV) et (IV->III) sont tels qu'il est possible d'observer l'imbrication de leur cinétique. Ce mécanisme complexe a pu être analysé par la simulation numérique d'un modèle bidimensionnel prenant en compte les paramètres caractéristiques des évolutions et les différences de facteur de structure des raies dans les deux phases stable et métastable. Il permet de reproduire d'une façon qualitative les courbes de croissances des raies de surstructure

Le refroidissement rapide d'une phase nematique donne, soit une phase nematique gelee tres analogue a la phase nématique, mais où l'ordre est à plus longue portée (OHMBBA), soit une phase partiellement cristalline (EBBA). Le réchauffement de la phase trempée produit une succession de phases monotropes (c::(0), c::(1), c::(2),. . . , c::(n)), qui correspond à une mise en ordre progressive. Les domaines d'existence en température de ces phases métastables se recouvrent partiellement. L'observation des transformations à températures constantes permet d'identifier les phases et met en évidence les mécanismes de germination et de croissance

La transformation de phase influence considérablement les propriétés thermomécaniques des matériaux métastables. Elle est prise en considération dans des modèles numériques qui simule le comportement de ces derniers dans des codes de calcul et qui nécessitent des résultats expérimentaux. Ainsi, ces travaux concernent la caractérisation du comportement axial et multiaxial de deux aciers iTRIP à savoir l’acier 301L et l’acier 304L ainsi qu’un alliage à mémoire de forme à base de CuAlBe. Cette caractérisation est couplée avec un suivi de la cinétique des transformation de phase entreprise par la mesure de la résistance électrique. Le premier chapitre est une étude bibliographique des deux classes de matériaux métastables cités précédemment ainsi que du phénomène de transformation de phase et les techniques permettant sa caractérisation. Le deuxième chapitre, s’intéresse aux essais uniaxiaux thermomécaniques réalisés sur un acier iTRIP afin de valider la méthode de dosage de phase. Aussi, les essais thermomécaniques multiaxiaux réalisés sur des éprouvettes tubulaires en acier iTRIP 304L y seront présentés. Le troisième chapitre est consacré aux essais uniaxiaux réalisés sur des éprouvettes de CuAlBe ainsi qu’au dosage de phase des cas biphasé et triphasé. Aussi, la validation de l’hypothèse de linéarité entre la fraction volumique de martensite et la déformation de transformation équivalente dans le cas de chargements multiaxiaux proportionnels et non proportionnels est faite
Phase transformation considerably influences the thermomechanical properties of metastable materials. This is reflected in the numerical model that simulates the behavior of these materials for the calculation codes and require experiments.Thus, the present work concerns the characterization of the axial and multi-axial behavior of two iTRIP steels, 301L steel and 304L steel in addition to a shape memory alloy based on CuAlBe. This characterization is coupled with monitoring of phase transformation kinetics through the measurement of the electrical resistance.The first chapter is a bibliographic study of the two classes of metastable materials mentioned above as well as the phase transformation phenomenon and its characterization techniques. The second chapter deals with uniaxial thermomechanical tests on a steel iTRIP to validate the phase assay. The multiaxial thermomechanical testing performed on specimens tubular steel 304L iTrip will be presented.The third chapter is devoted to uniaxial tests performed on CuAlBe spicemens and realization phase doping in a three-phase case. Also, the validation of the assumption of linearity between the martensite volume fraction and the equivalent transformation strain in the case of proportional and non-proportional loading is done

Un modèle a été développé pour prédire les cinétiques de transformation de phase beta → alpha dans les alliages de titane multi constitués au cours de chemins thermiques complexes. Il repose sur : (i) une simplification de la représentation géométrique des différentes morphologies communément observées dans ces alliages (grains parents bêta, phase α(allotriomorphe) aux joints des grains parents, colonies de phase α, précipités α intragranulaires) ; (ii) des lois analytiques de germination et de croissance pour les diverses morphologies de phase α; (iii) l’hypothèse d'équilibre local aux interfaces β/α, décrite par un approche de type CalPhad ; (vi) des bilans moyens de soluté dans chaque morphologie. Nous obtenons ainsi pour chaque morphologie, les cinétiques de transformation, les évolutions de leurs tailles moyennes, et enfin les évolutions de leur composition moyenne. Nous présentons tout d’abord les calculs réalisés pour un alliage ternaire TiVO, afin de montrer les potentialités du modèle. L’analyse des résultats met en avant l’influence respective de la diffusion des solutés dans les deux phases, de la morphologie des précipités formés sur la cinétique de croissance comme sur la composition moyenne des grains formés tant pour une transformation en condition isotherme qu’au cours d’un refroidissement continu ou encore d’une séquence complexe de traitement thermique (refroidissement, chauffage, refroidissement). Le modèle a également été utilisé pour calculer les cinétiques de transformation pour l’alliage industriel Ti17 et ainsi comparer les résultats calculés aux résultats expérimentaux (cinétique et microstructures)
A model has been developed which is able to predict the kinetics of beta → alpha transformation in industrial multi component titanium alloys during complex heat treatments. The model is based on: (i) a simple geometric representations of the different morphologies commonly observed in these alloys (parent α grains, α allotriomorphs (at grain boundaries), αcolonies and intragranular α precipitates); (ii) analytical nucleation and growth laws for each morphology of α phase; (iii) the assumption of local equilibrium at interfaces, handled within the CalPhaD framework; (iv) averaged solute balances in each morphology. Diffusion of solutes in both phases is considered. We thus obtain the transformation kinetics as well as mean size parameters and mean chemical composition for each morphology of the product α phase (at grain boundaries, colonies and intragranular precipitates. Calculations performed are at first presented for a ternary TiVO alloy emphasizing the potentialities of the model. The relationships between growth conditions, role of diffusion in each phase, and chemical composition for each morphology are analyzed upon isothermal holdings, cooling from the beta phase field and more complex cooling-heating sequence. The model is further used on the Ti17 industrial and results are compared to experimental transformation kinetics and microstructures

Le tube a chute libre de grenoble est utilise comme processus de solidification hors equilibre thermodynamique des metaux re, w, ta et zr, ainsi que des alliages binaires qui en derivent rew, reta, et zrta. L'apparition de phases metastables cristallines transitoires est ainsi mise en evidence, qu'on analyse dans le cadre d'une approche theorique basee sur des calculs d'energie totale ab initio et sur la theorie des alliages. L'occurrence des structures cfc-re, a15-ta, a15-rew 3 et a15-reta 3, ainsi que celle de la structure -reta a des compositions tres eloignees de son domaine d'existence d'equilibre, suscitent une discussion sur la stabilite relative des phases de frank-kasper a15, et , par rapport aux structures simples cc, hcp et cfc, dans l'ensemble des series de transition 4d et 5d. Une sequence dans l'apparition de toutes ces phases est ainsi mise en lumiere. Par ailleurs le comportement de metastabilite de composition de la phase -reta, dans le systeme reta, est analyse en termes d'occupation des sites cristallographiques de la structure par les especes chimiques re et ta. Cette analyse theorique de la phase , basee sur la methode variationnelle des amas (cvm) est menee pour les deux systemes, rew et reta ; elle est validee par des mesures experimentales des occupations de sites dans la structure -rew par diffraction de neutrons. Enfin, l'apparition de la phase -zrta, dans le systeme zrta, est analysee en termes d'effets d'alliage sur le zirconium. En conclusion, une discussion a propos de la structure du liquide surfondu et de son influence eventuelle sur la solidification de phases metastables suggere d'orienter des etudes futures vers la determination de cette structure.

De tous les éléments d'addition intervenant dans la galvanisation, l'aluminium est de loin le plus utilisé. Un examen attentif des couches de galvanisation montre que les phénomènes observés correspondent à des équilibres métastables bien qu'ils soient le plus souvent interprétés à partir de diagrammes stables. Dans ce travail, nous établissons une nette distinction entre diagramme stable et métastable. Nous montrons en particulier que la couche delta peut dans un premier temps dissoudre une grande quantité d'aluminium pour ensuite se transformer en une nouvelle phase de structure gamma 2, phase du système Fe-Zn difficilement synthétisée. D'une façon générale, le diagramme métastable se caractérise par une sursaturation de toutes les phases, à l'exception de la ferrite. Une analyse thermodynamique du diagramme nous a permis de suivre l'évolution des potentiels chimiques le long des chemins de diffusion

Etude des phases du diagramme Fe-Zn métastable obtenues par dépôt électrolytique à basse température (80 °C). Caractérisation par diffraction de rayons X et spectrométrie Mössbauer des phases de ce domaine

La metastabilite des electrolytes aqueux licl, r h#2o a basse temperature est etudiee essentiellement par une caracterisation structurale de l'ordre a courte et moyenne distance. Apres avoir rappele les criteres thermodynamique et cinetique qui definissent les conditions de metastabilite, nous presentons les moyens de caracterisation structurale par diffraction et diffusion de neutrons. Une discussion sur la structure du liquide du systeme licl, r d#2o montre que les compositions particulieres r=6 et r=4 entrainent une structure tetraedrique de la premiere couche d'hydratation du cation li#+ hydrate qui est difficile a destabiliser. L'etude du liquide sous refroidi montre que cet etat metastable peut atteindre un etat d'equilibre jusqu'a une temperature limite invariante t#o. Au-dela de t#o, le liquide sous refroidi est defini par un ordre local caracteristique d'un effet de dilatation et d'un ordre semi-local caracteristique de l'existence des fluctuations de concentration et de densite, sensible a la creation de germes stables. L'etude par diffraction et diffusion centrale de neutrons de la branche glace du diagramme de phases (r=6) permet d'analyser la precipitation de l'eau et la structuration de la glace. Nous montrons que dans le domaine de transition vitreuse, limite par t#o, des etats de non-equilibre sont atteints, caracterises essentiellement par une modification de la structure locale. Cettemodification est attribuee pour r>6, a des etats locaux ou la connectivite des molecules d'eau adjacentes se modifie. En conclusion, nous essayons de definir les conditions qui doivent permettre de maitriser la nucleation a partir d'un systeme hors d'equilibre

Ce travail a porté sur l'étude des phases métastables de l'alliage à mémoire de forme CuAlBe sous différents types de sollicitations mécaniques et thermiques par diffraction des neutrons. Il a permis de définir un protocole expérimental de caractérisation des transformations des phases métastables caractéristiques de l'effet mémoire de forme et de la superélasticité. Après élaboration par filage à chaud suivi d'une trempe à l'eau, le matériau est entièrement austénitique β1. Sa microstructure est composée de grains de taille relativement importante, de l'ordre de 400 µm. Ce procédé de fabrication génère une texture cristallographique de type fibre partielle <001>. L'étude de la superélasticité lors d'un essai de traction à température ambiante a mis en évidence le comportement pseudoélastique de l'alliage. L'étude de l'évolution des microdéformations a permis de mettre en avant la forte hétérogénéité de comportement du plan (400). Le pic de diffraction de ce plan présente également un fort élargissement dû aux fautes d'empilements qui est directement à relier à la transformation de phase de l'austénite en martensite. La martensite β'1 de structure monoclinique 18R complexe a été affinée à l'aide d'un modèle de type 6M. Ce modèle permet de rendre compte au mieux de la faible périodicité des fautes d'empilement caractéristiques de cette phase métastable à notre échelle d'analyse caractéristique d'un volume de l'ordre du centimètre cube. Après déformation plastique, la texture cristallographique du matériau a fortement évoluée. Le laminage à froid fait disparaitre la fibre partielle <001>. Aux plus forts taux de déformation plastique par laminage à chaud, la fibre <111> apparait. Cette forte déformation affecte également l'orientation des lattes de martensite. D'autre part, les températures des transformations de phases ainsi que l'hystérésis sont modifiées. Cependant, la structure cristallographique de la martensite générée par déformation plastique est identique à celle obtenue par refroidissement pour notre échelle d'observation. L'étude du retour à l'équilibre des phases métastables après recuit à haute température suivi d'une trempe sur un échantillon déformé plastiquement a montré la disparition totale de la martensite et l'apparition des phases stables α et γ2 pour des températures de recuit entre 500°C et 600°C. Au-delà de 600°C, ces deux phases disparaissent au profit de la phase β. On observe alors un fort grossissement du grain. La texture cristallographique est de nouveau caractérisée par la fibre partielle <001>
This work deals with the study of metastable phases of CuAlBe shape memory alloy under mechanical and thermal solicitations by neutron diffraction. It enables to define an experimental protocol of characterization of metastable phase transformation.The raw material is fully austenitic at room temperature. Its microstructure is composed by huge grain size, close to 400 µm. The crystallographic texture is characterized by a <001> partial fibber.The study of the superelasticity during a tensile test at room temperature demonstrated the pseudoelastic behaviour of this material. The evolution of microdeformations showed the heterogeneous behaviour, especially for the (400) plane in axial direction. The diffraction peak of this plane family also has an important increase of the width. This increase can be linked to the transformation of the austenite into martensite.The crystallographic structure of the monoclinic martensite β'1 has been refined using the 6M model. This model enables to report the relatively low periodicity of stacking faults characterizing the martensitic transformation.After plastic deformation, the crystallographic texture evolved. The <001> partial fibber disappears. For the larger deformation rates, the <111> fibber appears.This large deformation also affects the martensite variant orientation and modifies the temperature of phase transformation.The return into equilibrium of metastable phases after annealing treatments between 500°C and 600°C followed by a quenching at room temperature on a plastically deformed sample has shown the disappearance of martensite and the growth of α and γ2 stable phases. Beyond 600°C, the grains grow largely. The crystallographic texture is characterized by the <001> partial fibber

L'objectif de cette these etait de contribuer a l'etude et au developpement des phases et des materiaux metastables nanocristallins ferromagnetiques a base de fer et de cuivre. La formation des solutions solides cufe metastables par mecanosynthese est precedee par une nanocristallisation des constituants vers une taille de grains de 10 a 20 nm. Pour la decomposition de cette solution solide nanocristalline nous avons considere deux mecanismes de retour a l'equilibre: la decomposition spinodale et la germination et croissance. Nous avons pu mettre en evidence que seule une modelisation basee sur la decomposition spinodale est capable de simuler l'ensemble des mesures obtenus y compris le comportement de l'aimantation saturee lors de la decomposition. La solidification rapide des solutions liquides cufe n'a pas permis de retenir le fer en solution mais elle a conduit a retenir une fraction volumique importante de particules de fer- (cfc) de taille micrometrique ou millimetrique a temperature ambiante. Par ailleurs il a ete decouvert que l'addition de bore favorise la formation et la retenue de fer- dans une matrice de cuivre. Ceci conduit a la preparation de quantites considerables de fer- et constitue une nouvelle methode de preparation de fer- metastable. Dans les amorphes de type finemet et fe-zr-b nous avons suivi l'influence de l'addition de cuivre sur la germination du fe-. Nous avons demontre que son role different dans les deux types d'alliages est du aux differentes interactions entre le cu et les constituants des phases amorphes, notamment zr et nb. Le modele de la nanocristallisation base sur le developpement de gradients de concentration nous a conduit a postuler l'existence d'un maximum dans la courbe de temperature de curie t#c de la phase amorphe residuelle en fonction du temps de recuit