Etude et contrôle de la corrosion feuilletante des alliages d'aluminium 2024 et 7449 par bruit électrochimique

Bellenger, Simonne Fabien

Description

Index des figuresFigure I. 1 : Diagramme d’équilibre potentiel pH d’un système aluminium eau à 25°C dans lecas d’une passivation par un film d’hydrargilite (AlO , HO) 182 3 2Figure I . 2 : Phénomène de corrosion localisée de l’aluminium en milieu chloruré 20Figure I. 3 : Vue en coupe d’un échantillon d’alliage 6013T6 ayant subis de la corrosionintergranulaire 21Figure I. 4 : Vue en coupe d’un e 8090 développant une corrosion souscontrainte 21Figure I. 5 : Vue en coupe d’un échantillon d’alliage 2024T3 développant de la corrosionfeuilletante 23Figure I. 6 : Schéma d’une zone frontière de grains d’un alliage 2024 dans laquelle la zoneanodique est due à une déplétion en cuivre 24Figure I. 7 : Influence de la morphologie des grains (ratio = longueur/épaisseur) sur lasensibilité du matériau à développer de la corrosion feuilletante 26Figure I. 8 : Evolution des spectres de SIE enregistrés lors de la corrosion feuilletante del’alliage 2024 T3 27Figure I. 9 : Montage classique de mesure de bruit électrochimique 30Figure I. 10 : Distinction des diverses étapes de la corrosion sous contrainte par analyse destransitoires 32Figure I. 11 : Evolution comparée de (résiR stance de polarisation) et R (résistance de bruit)p nlors de l’immersion d’un échantillon d’acier ordinaire en milieu phosphate. Influence de lafréquence d échantillonnage sur ...

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Extrait

Index des figures

Figure I. 1 : Diagramme d’équilibre potentiel-pH d’un système aluminium-eau à 25°C dans le cas d’une passivation par un film d’hydrargilite (Al 2 O 3 , H 2 O) 18 Figure I . 2 : Phénomène de corrosion localisée de l’aluminium en milieu chloruré20 Figure I. 3: Vue en coupe d’un échantillon d’alliage 6013T6 ayant subis de la corrosion intergranulaire 21 Figure I. 4: Vue en coupe d’un échantillon d’alliage 8090 développantune corrosion sous contrainte 21

Figure I. 5: Vue en coupe d’un échantillon d’alliage 2024T3 développant de la corrosion feuilletante 23

Figure I. 6: Schéma d’une zone frontière de grains d’un alliage 2024dans laquelle la zone anodique est due à une déplétion en cuivre24

Figure I. 7: Influence de la morphologie des grains (ratio = longueur/épaisseur) sur la sensibilité du matériau à développer de la corrosion feuilletante26 Figure I. 8: Evolution des spectres de SIE enregistrés lors de la corrosion feuilletante de l’alliage 2024 T327 Figure I. 9 : Montage classique de mesure de bruit électrochimique30 Figure I. 10: Distinction des diverses étapes de la corrosion sous contrainte par analyse des transitoires 32 Figure I. 11 : Evolution comparée de R p (résistance de polarisation) et R n (résistance de bruit) lors de l’immersion d’un échantillon d’acier ordinaire en milieu phosphate. Influence de la fréquence d échantillonnage sur la valeur de R n  33

Figure I. 12 : Spectre de puissance (DSP) du bruit électrochimique obtenu lors de la corrosion par piqûre d’un alliage d’aluminium34

Figure I. 13 : Détection du caractère déterministeou chaotiquede la piqûre sur aluminium, par tracé desprojections des attracteurs; Type I, piqûre métastable à caractère chaotique, Type II piqûre perforante à caractère déterministe36 Figure I. 14 :Sources potentielles d’EA dans les phénomènes de corrosion39 Figure I. 15 : Chaîne d’acquisition classique d’émission acoustique40 Figure I. 16 : Paramètres d’émission acoustiques calculés sur une salve43

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Figure I. 17: Suivide l’activité acoustique lors de la corrosion feuilletante d’un alliage d’aluminium 2024 T346

Figure II. 1 : Schéma de la cellule d’essais50 Figure II. 2 : Schéma du montage d’acquisition d’émission acoustique52 Figure II. 3 : Montage expérimental de mesure de bruit électrochimique56 Figure II. 4 : Schéma de fonctionnement du MET60 Figure II. 5 : Séquence de traitement de durcissement structural62 Figure III. 1: Activité acoustique enregistrée durant l’immersion des échantillons: (a) 2024 T3 en solution EXCO standard, (b) 7449 T6 en solution EXCO modifiée, et (c) 7449 T7 en solution EXCO modifiée68 Figure III. 2: Activité acoustique enregistrée à l’air après amorçage de la corrosion par immersion en solution, pour les trois types d’échantillons70

Figure III. 3: Diagrammes de corrélation 3-D (durée/temps de montée/nombre de signaux) obtenus à partir de signaux enregistrés en fin d’immersion sur les différents matériaux72

Figure III. 4: Diagrammes de corrélation entre facteur forme et amplitude des signaux d’émission acoustique enregistrés lors l’étape de propagation de la corrosion feuilletante des alliages d’aluminium étudiés73

Figure III. 5 : Diagrammes de DSM obtenus lors de la corrosion feuilletante des alliages 2024 T3, 7449 T6 et 7449 T776

Figure III. 6: Signaux «types »enregistrés lors de la corrosion feuilletante des alliages d’aluminium 78 Figure III. 7 : Diagrammes de DSM obtenus à partir des salves recueillies sur les trois matériaux testés lors de leur maintien à l’air après immersion de 48 h en milieu agressif80 Figure III. 8 : Etat de surface des trois matériaux après essais de corrosion par piqûre81 Figure III. 9 : Diagramme de corrélation entre le facteur de forme et l’amplitude des signaux d’émission acoustique enregistrés lors de la corrosion par piqûre de l’alliage 2024 T382 Figure III. 10 : Diagramme de DSM caractéristique de la corrosion par piqûre des alliages d’aluminium testés (obtenu dans ce cas sur l’alliage 2024 T3)82

Figure III. 11 : Diagrammes de DSM obtenus au début de l’immersion des échantillons2024 T3, 7449 T6 et T7 en milieu agressif83

Figure III. 12 : Evolution de l’importance relative de chaque population de signaux au cours des divers essais (ou étapes) de corrosion sur l’alliage 2024 T385

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Figure III. 13: Evolution de l’importance relative de chaque population de signaux au cours des divers essais (ou étapes) de corrosion sur l’alliage 7449 T685

Figure III. 14: Evolution de l’importance relative de chaque population de signaux au cours des divers essais (ou étapes) de corrosion sur l’alliage 7449 T785

Figure IV. 1: Suivi du potentiel libre durant la corrosion feuilletante: (a) Al 2024 T3 en milieu EXCO standard, (b) et (c) Al 7449 T6 et T7 en milieu EXCO modifié92

Figure IV. 2: Evolution de R p  aucours de la corrosion: (a) Al 2024 T3 en milieu EXCO standard, (b) et (c) Al 7449 T6 et T7 en milieu EXCO modifié94

Figure IV. 3 : Courbes de polarisation obtenues lors de l’immersion des échantillons en milieu agressif 95

Figure IV. 4 : Evolution des diagrammes de SIElors de l’immersion de l’alliage Al 2024 T3 en milieu EXCO standard97

Figure IV. 5 : Schémas électriques utilisés pour modéliser l’interface métal/électrolyte98

Figure IV. 6. Caractéristiques électriques d’un diagramme de SIE constitué, en représentation de Nyquist, d’une unique boucle capacitive parfaite (demi-cercle)98

Figure IV. 7 : Exemple de corrélation entre diagramme de SIE expérimental et modélisé. Cas de l’alliage 2024 T3 après 20 heures d’immersion en milieu EXCO standard99

Figure IV. 8 : Evolution des diagrammes de SIElors de l’immersion de l’alliage Al 7449 T6 en milieu EXCO modifié101

Figure IV. 9 : Evolution des diagrammes de SIElors de l’immersion de l’alliage Al 7449 T7 en milieu EXCO modifié101

Figure IV. 10 : Evolution du BE en potentiel enregistré sur l’alliage 2024 T3 en milieu EXCO standard ; (a) dès l’immersion, (b) après 5 h d’immersion, (c) après 48 h d’immersion104

Figure IV. 11 : Signaux de bruit électrochimique en potentiel sur l’alliage 7449 T6 en milieu EXCO modifié, (a) après 5h d’immersion, (b) après 48 h d’immersion105

Figure IV. 12 : Signaux de bruit électrochimique en potentiel sur l’alliage 7449 T7 en milieu EXCO inhibé, (a) après 5h d’immersion, (b) après 48 h d’immersion106

Figure IV. 13: Signaux I types enregistrés après 5 h d’immersion de l’alliage 2024 T3 en solution EXCO standard107

Figure IV. 14: Signaux II types enregistrés après 48 h d’immersion de l’alliage 2024 T3 en solution EXCO standard107

Figure IV. 15 : Diagrammes de SIBE obtenus sur l’alliage 2024 T3 en milieu EXCO standard en fonction de la durée d’immersion: (a)après 1 heure, (b) après 24 heures, (c) après 48 heures 108

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Figure IV. 16 : Diagrammes de SIBE obtenus sur l’alliage 7449 T6 en milieu EXCO modifié en fonction de la durée d’immersion: (a)après 1 heure, (b) après 24 heures, (c) après 48 heures 110

Figure IV. 17 : Diagrammes de SIBE obtenus sur l’alliage 7449 T7 en milieu EXCO modifié en fonction de la durée d’immersion: (a)après 1 heure, (b) après 24 heures, (c) après 48 heures, (d) après 72 heures111 Figure IV. 18 : Transitoires impulsionnels (signaux II) types observés sur: (a) 2024 T3 en solution EXCO standard, (b) et (c) 7449 T6 et T7 en solution EXCO modifiée113 Figure V. 1 : Morphologie des grains des alliages d’aluminium122 Figure V. 2 : Clichés MET obtenus sur l’alliage 2024 T3124 Figure V. 3 : Clichés MET obtenus sur l’alliage 7449 T6125 Figure V. 4 : Clichés MET obtenus sur l’alliage 7449 T7126 Figure V. 5 : Cartographies de divers éléments constitutifs de l’alliage 2024 T3 au niveau des joints de grains128

Figure V. 6 : Cartographies de divers éléments constitutifs de l’alliage 7449 T6 au niveau des joints de grains129

Figure V. 7 : Cartographies de divers éléments constitutifs de l’alliage 7449 T7 au niveau des joints de grains130

Figure V. 8 : Profils d’intensité RXdes principaux éléments d’addition de l’alliage 2024 T3 : (a) sans précipité au joint de grains, (b) avec précipités au joint de grains132

Figure V. 9: Profils de concentration (% pondéraux) des principaux éléments d’addition de l’alliage 7449 à l’état T6 : (a) sans précipité au joint de grains, (b) avec précipités au joint de grains 133

Figure V. 10: Profils de concentration (% pondéraux) des principaux éléments d’addition de l’alliage 7449 à l’état T7 : (a) sans précipité au joint de grains, (b) avec précipités au joint de grains 134

Figure V. 11 :Macrographies (x2) des surfaces corrodées après immersion des échantillons durant 48h en milieu agressif. (a) alliage 2024 T3, (b) et (c) alliage 7449 à l’état T6 et T7136

Figure V. 12: Clichésen coupe d’échantillons corrodés après immersion de 48h en milieu agressif. (a) alliage 2024 T3 en milieu EXCO, (b) alliage 7449 T6 en milieu EXCO modifié, (c) alliage 7449 T7 en milieu EXCO modifié137

Figure V. 13 : Schéma de la propagation de la corrosion feuilletante pour l’alliage 2024 T3  141

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