Mesure des cinétiques de propagation de la corrosion intergranulaire de l’alliage d’aluminium 2024 : nouvelles approches expérimentales de l’endommagement en fonction des conditions environnementales

Measurement of the intergranular corrosion growth kinetics on a 2024 aluminium alloy : new experimental approaches of damage as function of the environmental conditions

• Auteur / Autrice : Rémy Bonzom
• Direction : Roland Oltra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 08/11/2017
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Normand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Schuster, Bruno Villemin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Vivier, Lionel Peguet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conduction électrique

Aluminium -- Alliages

Corrosion

Mots clés libres

Corrosion intergranulaire

Alliage 2024

Méthode OTFP

Conductivité électrique

Influence de l’environnement

Intergranular corrosion

2024 alloy

OTFP method

Electrical conductivity

Influence of the environment

Résumé

Le coût de la maintenance aéronautique pourrait être réduit en proposant des stratégies d’inspection « intelligentes » intégrant des outils prédictifs de l’évolution des défauts, comme la vitesse de propagation de la corrosion intergranulaire.Dans cette thèse, nous avons cherché à quantifier les deux modes d’endommagement associés à la corrosion intergranulaire sur un alliage 2024 : la composante « perforante » (dissolution des pointes de joint de grain) et la composante « émoussante » (dissolution des parois des grains dans les cavités intergranulaires). Pour évaluer la composante « perforante », nous proposons une nouvelle variante de la méthode TFP (méthode OTFP) plus complète car elle ne se limite pas à caractériser le défaut le plus rapide mais permet de suivre l’ensemble des défauts perforants grâce à la nature optique de la détection. Dans cette méthode, le dispositif expérimental laisse libre la face de détection, ce qui permet de prélever l’électrolyte issu des cavités intergranulaires et de procéder à son analyse chimique. Cette donnée, peu connue à ce jour, a été utilisée pour valider des modèles de « transport réactif » qui pourront servir de base à des simulations prédictives intégrant l’effet de la nature de l’environnement. La porosité au sein du matériau induite par la corrosion intergranulaire et amplifiée par la dissolution « émoussante » a été suivie en temps réel par mesure de la conductivité électrique avec une sonde à courants de Foucault. D’abord calibrées en régime potentiostatique, ces méthodes se sont par la suite révélées efficaces pour évaluer l’endommagement associé à la corrosion intergranulaire lors d’une corrosion de type atmosphérique.

Costs of aeronautical maintenance can be reduced by implementation of “smart” inspection strategies integrating predictive data on the evolution of defects such as the propagation rate of intergranular corrosion.In this work, intergranular corrosion damage on 2024 aluminium alloy was characterized by two modes : the “perforating” damage (dissolution of the grain boundary tips) and the “blunting” damage (dissolution of the grain walls in the intergranular cavities). To evaluate the “perforating” damage, a new version of the TFP method (OTFP method) which is more complete, was designed. The OTFP method allows to detect all the intergranular corrosion defects and not only the fastest full penetrating grain boundary thanks to the optical nature of the detection. In this method the detection backside of the thin foil is free, which makes possible the collection of the trapped electrolyte in the intergranular cavities to carry out its chemical analysis. This not well-known data, was used to validate “mass-transport” models which could be implemented in predictive simulations considering the effect of the environmental conditions. The porosity inside the foil induced by the intergranular corrosion and enhanced by the “blunting” dissolution was followed in real-time by measuring the electrical conductivity using an eddy current probe.These methods were first calibrated in potentiostatic tests and then successfully applied to evaluate the intergranular corrosion damage in atmospheric corrosion conditions.