Etude raman des distributions de phase et de contrainte dans des couches d'oxydation d'alliages de zirconium : etude spectroscopique des effets de pression et de temperature sur differentes zircones nanometriques

par Pierre Bouvier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Guy Lucazeau.

Soutenue en 2000

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Le present travail s'inscrit dans la problematique des mecanismes d'oxydation des alliages de zirconium entrant dans la fabrication des gaines de refroidissement des reacteurs a eau pressurisee. Differents echantillons preleves pendant le processus d'oxydation, en eau pure ou lithiee sous 180bar et 360\c, sont analyses par spectroscopie raman. Les resultats obtenus permettent de quantifier les distributions de phase et de contraintes dans l'epaisseur de la couche d'oxyde et de montrer qu'il existe une correlation marquee entre la presence de la phase quadratique dense au voisinage de l'interface metal/oxyde et un etat de contrainte compressif (2gpa). Les differents parametres tels que le gradient de contrainte, les concentrations de phases et le degre de desordre (en relation avec la taille des cristallites) peuvent etre quantifies precisement en s'appuyant sur des travaux menes sur des echantillons modeles representes par des zircones monocliniques et quadratiques synthetisees par pyrosol et constituees de cristallites nanometriques calibrees (entre 6 et 50nm) soumises a des effets controles de temperature (entre 177 et 700\c) et de pression (entre 1 atm et 20gpa en cellule a enclume de diamant). Les resultats obtenus montrent que la dimension nanometrique induit des deplacements spectaculaires des frontieres d'equilibre entre phases dans le diagramme pression-temperature de la zircone (environ 1000\c pour une taille de cristallites de 7nm). Ainsi, les effets couples de taille et de contrainte permettent d'expliquer la stabilisation d'une forme quadratique a l'interface metal/oxyde dans les couches d'oxydation. En parallele, le mecanisme de transition entre les phases quadratique et cubique observe sous tres haute pression

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Informations

  • Détails : 180 p.
  • Annexes : 143 ref.

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