PDF Introduction Chapitre et

Sébastien Chevalier - Professeur

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spécialité : Science et Génie des Matériaux JURY M. Sébastien Chevalier - Professeur à l'Université de Bourgogne - Rapporteur M. Alain Hazotte - Professeur à l'Université de Metz - Rapporteur M. Jean-Yves Guedou - Ingénieur SNECMA M. Philippe Lours - Professeur Ecole des Mines, Albi M. Francis Teyssandier - Directeur de recherche CNRS, LCTS Mme Marie-Pierre Bacos - Ingénieur ONERA - Encadrante M. Daniel Monceau - Directeur de recherche CNRS, INP Toulouse - Directeur de thèse Ecole doctorale : Science de la Matière Unité de recherche : Institut Carnot CIRIMAT UMR 5085 (Equipe MEMO) Directeur(s) de Thèse : M. Daniel Monceau - Directeur de recherche CNRS, INP Toulouse Rapporteurs : M. Sébastien Chevalier - Professeur à l'Université de Bourgogne M. Alain Hazotte - Professeur à l'Université de Metz Présentée et soutenue par Eric CAVALETTI Le 24 Novembre 2009 Titre : Etude et développement de barrière de diffusion pour les sous-couches de système barrière thermique

• propagation de la zone d'interdiffusion


• onera - encadrante


• base de nickel


• sincère remerciement


• déstabilisation du superalliage par recristallisation cellulaire


• traitements d'oxydation


• oxydation des aluminiures de nickel

Sujets

• Marçon
• Monceau
• 8736 Shigehisa
• Lafont

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Publié le: 01 novembre 2009
• Nombre de lectures: 119
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

THÈSE


En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L ’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Science et Génie des Matériaux


Présentée et soutenue par Eric CAVALETTI
Le 24 Novembre 2009

Titre :
Etude et développement de barrière de diffusion pour les sous-couches
de système barrière thermique

JURY
M. Sébastien Chevalier - Professeur à l'Université de Bourgogne - Rapporteur
M. Alain Hazotte - Professeur à l'Université de Metz - Rapporteur
M. Jean-Yves Guedou - Ingénieur SNECMA
M. Philippe Lours - Professeur Ecole des Mines, Albi
M. Francis Teyssandier - Directeur de recherche CNRS, LCTS
Mme Marie-Pierre Bacos - Ingénieur ONERA - Encadrante
M. Daniel Monceau - Directeur de recherche CNRS, INP Toulouse - Directeur de thèse

Ecole doctorale : Science de la Matière
Unité de recherche : Institut Carnot CIRIMAT UMR 5085 (Equipe MEMO)
Directeur(s) de Thèse : M. Daniel Monceau - Directeur de recherche CNRS, INP Toulouse
Rapporteurs : M. Sébastien Chevalier - Professeur à l'Université de Bourgogne
M. Alain Hazotte - Professeur à l'Université de Metz






Remerciements
Remerciements
Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit ont été réalisés au Département des
Matériaux et Structures Métalliques de l’ONERA. Et dans ces quelques lignes, je tiens à
remercier l’intégralité des personnes ayant contribué à l’aboutissement de ces travaux.
Tout d’abord, je tiens à remercier M. Shigehisa Naka pour m’avoir accueilli pendant ces trois
ans dans son département.
Ensuite, j’adresse mes plus vifs remerciements à M. Sébastien Chevalier et M. Alain Hazotte
pour avoir accepté de juger mes travaux en tant que rapporteurs. Leurs critiques
constructives ont permis de finaliser au mieux la présentation de ces travaux.
De sincères remerciements également à M. Francis Teyssandier pour avoir accepté de
présider ce jury de thèse, et à M. Jean-Yves Guedou pour avoir jugé ces travaux d’un point
de vue industriel. Des remerciements un peu différents, mais tout aussi sincères, pour M.
Philipe Lours qui a, encore une fois, accepté de juger mes travaux après l’avoir fait à
plusieurs reprises lors de mes études à Albi.
C’est une profonde gratitude que j’exprime maintenant envers Daniel Monceau. Je le
remercie, tout d’abord, pour m’avoir aiguillé sur ce sujet de thèse, et ensuite, pour m’avoir
encadré scientifiquement. Je retiendrai la qualité de son encadrement scientifique, sa
volonté de partager ses connaissances, son ouverture d’esprit, ses conseils toujours
précieux, et surtout sa sympathie. Mes passages au CIRIMAT ont ainsi, à chaque fois, été
très enrichissants et un complément parfait de mes travaux à l’ONERA.
Un grand et sincère merci à Marie-Pierre Bacos pour m’avoir accueilli au sein de son unité
Matériaux et Architectures. Grâce à son expérience, ses connaissances et surtout son sens
de l’humour, son encadrement fut, au quotidien, efficace et agréable.
J’adresserai un deuxième remerciement collectif à vous deux, Marie-Pierre, Daniel, pour
votre patience et votre réactivité, à certains moments critiques de la thèse.
Toujours au niveau de l’encadrement, je tiens à remercier messieurs Pierre Josso et
Sébastien Mercier. Un grand merci à eux pour m’avoir fait redécouvrir l’électrochimie. Pierre,
tes blagues et les descriptions de tes aventures médicales me manqueront. Je te souhaite
succès et réussite dans ta nouvelle vie de jeune retraité. Sèb, j’espère que tu apprécieras ta
nouvelle place dans la hiérarchie des remerciements de thèse, et j’ai envie de dire que tu as
été un très bon « colloc » durant ces trois ans. Ca y est, c’est dit …
Des remerciements sincères pour le secrétariat du DMSM, Thierry Ochin, Sophie
Garabedian, Cristèle Carette et Yveline Miart pour leur disponibilité et leur efficacité aux
moments importants.
Remerciements
Un doctorant de l’ONERA effectuant traitements d’oxydation et caractérisations MEB semble
destiné à remercier Catherine Rio. Voici chose faite, merci à toi pour ta patience lors de
l’observation de ces nombreuses couches d’oxyde. Un grand merci aussi à Denis Boivin
pour ses précieux conseils sur mes observations MEB et analyses EDS. J’apprécie aussi
l’efficacité de Claire Sanchez pour les analyses DRX. Au niveau de l’élaboration, je tiens à
remercier Serge Navéos pour sa disponibilité et sa rigueur, qui apportent en qualité aux
étapes d’aluminisations, mais aussi Didier Regen pour l’élaboration d’alliage ou Christophe
Rouaud pour certains traitements thermiques. Un autre remerciement à Jean Marc Dorvaux
pour son apport aux calculs de diffusivités équivalentes.
Pour leurs aides, leurs conseils et leur sympathie au quotidien, un grand merci à Cécile
Davoine, Ariel Morel, Monique Raffestin, Fabienne Popoff, Catherine Ramusat, Martine
Poulain, Odile Lavigne, Agnès Bachelier-Locq, Marie-Hélène Vidal-Sétif, Stéphane Landais,
Marc Thomas, Stéphan Drawin, Gilles Marcon, Pierre Caron, Rémy Mevrel.
Il me semble également indispensable de remercier le cœur de l’ONERA, les doctorants,
apprentis, stagiaires, et les plus rares, les stagiaires-puis-doctorants. A ce titre, je
souhaiterais remercier, en priorité, l’« époustouflante » Sarah et le courageux Kevin.
Viennent ensuite Anaïs, Anna, Nezha, Aurélie, Jérôme, Pascal, François, Fady, Arnaud,
Pierre-Yvan, … mention spéciale enfin à Nicolas A. grand amateur de tenseurs d’ordre n et
de séries policières allemandes dont la thèse restera, sans doute, unique au DMSM.
Lors de mes séjours au CIRIMAT, j’ai été accueilli de manière très agréable par Dominique
Poquillon, Marie-Christine Lafont (merci pour les préparations et analyses MET), Aurélie Van
de Put, Djar Oquab, Eric Andrieu, Ronan Mainguy (un grand merci pour le suivi des tests
d’oxydation), Mathieu Boidot, Serge Selezneff (pas inconnu à l’ONERA), Nicolas Ratel,
Vincent Menvie Bekale, Aliou Niang, Paul Tchoupe-Ngnekou…
Merci à toute l’équipe MEMO du CIRIMAT.
Finalement, je tiens à remercier ma famille et mes amis pour m’avoir soutenu (et bien
chambré) lors de ma vie de « thésard ». Merci à eux !!!
Et, pour finir, ma plus grande pensée à Adeline pour tout ce qu’elle m’apporte au quotidien ...


Table des matières
Table des matières
INTRODUCTION 1
CHAPITRE 1 : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 5
1. Superalliages à base de nickel 5
1.1. Microstructure 5
1.2. Structure de solidification 6
1.3. Influence des éléments d’alliage 7
1.4. Evolution des propriétés mécaniques à haute température des superalliages à base de nickel 8
1.4.1. Evolution des procédés d’élaboration 8
1.4.2. Evolution de la composition chimique 9
2. Les revêtements protecteurs 14
2.1. Procédés d’élaboration 14
2.1.1. Aluminiure simple 14
2.1.2. Aluminiure modifié Pt 15
2.1.3. Aluminiure dopée aux éléments réactifs 15
2.2. Diagramme de phase des systèmes Ni-Al et Ni-Pt-Al 16
2.3. Défauts et diffusion dans le système Ni-Al 17
2.4. Oxydation des aluminiures de nickel 22
2.4.1. Variétés allotropiques 22
2.4.2. Cinétiques et mécanismes de croissance 22
2.4.3. Formation de cavités à l’interface métal / oxyde 24
2.4.4. Effet néfaste de la ségrégation du soufre à l’interface métal / oxyde 26
2.4.5. Influence de l’ajout de platine et d’éléments réactifs sur l’oxydation des aluminiures de nickel 27
3. Vieillissement à haute température des superalliages revêtus : influence de l’interdiffusion 31
3.1. Transformation de phase dans le revêtement 31
3.1.1. Transformation de phase : -NiAl  ’-Ni Al  -Ni 31 3
3.1.2. Transformation martensitique 33
3.2. Ondulation de l’interface métal /oxyde 35
3.3. Influence de la diffusion des éléments et impuretés du superalliage sur le comportement en oxydation
37
3.4. Formation et propagation de la zone d’interdiffusion 38
3.5. Formation et propagation des Zones de Réaction Secondaires 40
3.5.1. Déstabilisation du superalliage par recristallisation cellulaire 40
3.5.2. Influenc