Etude par sonde atomique tomographique et simulation Monte Carlo de la mise en ordre et de la séparation de phase dans des superalliages modèles Ni-Cr-Al

Study of ordering and phase separation in Ni-Cr-Al model superalloys by tomographic atom probe and Monte Carlo simulation

• Auteur / Autrice : Cristelle Schmuck-Pareige
• Direction : Didier Blavette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages ternaires

Aluminium -- Alliages

Chrome -- Alliages

Nickel -- Alliages

Solutions solides

Démixtion

Monte-Carlo, Méthode de

Sondes atomiques

Précipitation (chimie)

Mots clés libres

Relation ordre

Paramétrisation

Distribution concentration

Joint antiphase

Densité défaut cristallin

Effet concentration

Precipitation

Ordering

Atom probe

Monte Carlo methods

Parametrization

Phase separation

Concentration distribution

Anti-phase boundaries

Crystal defect density

Quantity ratio

Solid solutions

Nickel base alloys

Chromium alloys

Aluminium alloys

Ternary alloys

Résumé

La formation de précipités de type Ni3Al à partir d'une solution solide NiCrAl, fait intervenir les processus de mise en ordre et de séparation de phases. Ces processus peuvent être simultanés ou non, continus ou de type germination et croissance. Nous avons étudié les chemins de transformations dans des alliages NiCrAl, à l'échelle atomique et dans l'espace réel 3D, par sonde atomique tomographique et par simulation Monte Carlo. La méthode Monte Carlo utilisée est basée sur la modélisation du mécanisme de diffusion lacunaire. L'étude expérimentale d'un alliage faiblement sursaturé a montré qu'un régime de germination et croissance intervient. Dans le cadre de la théorie de coalescence de LSW, l'aluminium peut être considéré comme le seul soluté qui contrôle la cinétique de coalescence. L'énergie interfaciale des précipités ' est voisine de celle mesurée dans les alliages binaires NiAl. Après paramétrisation du modèle de simulation utilisé, la confrontation des résultats simulés aux résultats expérimentaux a montré que la méthode Monte Carlo décrit de manière quantitative les cinétiques. L'étude des tout premiers stades de transformations dans des alliages de différentes sursaturations a révélé que les précipités ' se forment à partir de petites zones ordonnées enrichies en aluminium qui présentent la même concentration en chrome que leur environnement. Avant la formation de ces zones, un ordre à courte distance de type Ni3Cr et des fluctuations d'ordre à grande distance l1#2 se développent. La taille et la densité de ces fluctuations d'ordre à grande distance l1#2 sont d'autant plus importantes que la concentration nominale en aluminium est élevée et/ou que la concentration nominale en chrome est faible. Lorsque la sursaturation de l'alliage augmente, on tend vers un ordre à grande distance l1#2 envahissant l'espace, caractérisé par une forte densité de parois d'antiphases.