Interactions entre la sollicitation mécanique en fluage et la réactivité du zirconium et du zircaloy-4 à haute température (de 450°c à 550°C) sous oxygène

par Rania El Tahhan

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques pour l'ingénieur

Sous la direction de Gérard Moulin.

Soutenue en 2003

à Compiègne .


  • Résumé

    L'étude porte sur le comportement en fluage du zirconium et du zircaloy-4 préoxydés ou non sous vide et sous oxygène, entre 450ʿC et 550ʿc. L'objectif de ce travail est l'analyse des mécanismes de dégradation des matériaux en température, avec, en particulier, la prise en compte du rôle de la couche superficielle de zircone. Les moyens utilisés pour le travail sont : la sollicitation mécanique en fluage dans une installation d'oxydation sous contrainte, l'analyse à la microsonde nucléaire de l'oxygène 18, l'analyse par émission acoustique, l'analyse XPS, les diverses analyses microscopiques. Parmi les résultats majeurs, la loi de fluage est identifiée de type Norton avec mise en évidence de deux domaines distincts en fonction de la contrainte avec une valeur critique évoluant selon la température, l'atmosphère et la nature du matériau. Le zirconium est le matériau qui se déforme le plus rapidement en fluage avec une fissuration plus intense de sa couche oxydée par rapport à celle du zircaloy-4. La présence de l'oxyde en surface conduit dans le cas des deux matériaux à augmenter la vitesse de déformation en fluage. Grâce à l'émission acoustique effectuée in situ en température, il est apparu que la présence de la couche oxydée conduisait à une activité acoustique plus élevée à 450ʿC et 500ʿC, alors que c'est plutôt à 550ʿC sous vide. De telles différences proviennent de la présence initiale de fissures dans l'oxyde du matériau préoxydé. Au niveau de la réactivité, l'oxyde croît essentiellement par voie interne, avec une forte perturbation dans l'oxyde sous contrainte, en raison de la présence de porosités et de fissures. Dans le cas idéal d'une moindre fissuration (à 450ʿC), une loi de diffusion de l'oxygène a pu être établie.

  • Titre traduit

    Interactions between the mechanical sollicitation in creep and the reactivity of the zirconium and zircaloy-4 under oxygen, at high temperature (between 450°C and 550°C)


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Informations

  • Détails : 177 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 105 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003 ELT 1451
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