Analyse structurale et modélisation des phases et interfaces hétéro phases dans le système zirconium-bore

par Yannick Champion

Thèse de doctorat en Physique appliquée

Sous la direction de Serge Hagège.

Soutenue en 1994

à Paris 6 .

mots clés

• Borures
• Zirconium
• Microscopie électronique
• Transitions de phases
• Revêtement de céramique
• Dislocations dans les métaux

Résumé

Ce travail de thèse traite de l'analyse structurale des phases et des interfaces hétéro phases dans le système binaire zirconium-bore. Les matériaux ont été préparés par solidification de l'eutectique zr-zrb2. Les bonnes propriétés tribologiques et thermiques des borures des métaux iva sont utilisées pour la protection des alliages base titane. Dans un eutectique, les phases métalliques et céramiques coexistent dans des conditions énergetiquement favorables et les échantillons ainsi produits peuvent servir de systèmes modèles à l'étude des interfaces. L'eutectique zr-zrb2 a été préparé par fusion haute fréquence ; à la solidification, la croissance d'aiguilles de diborure se fait de façon localement orientée dans la matrice métallique. Les phases et interfaces du système ont été étudiées par microscopie électronique en transmission (diffraction, contraste de diffraction et contraste de phase). Des études complémentaires (edx, peels, sims) ont permis une analyse chimique des phases et des interfaces. Notre analyse a montré la présence de mono borure de zirconium, de structure nacl, disparu des diagrammes de phases récents. De plus, une phase de zirconium (zr*), de structure proche d'un cfc, a été identifiée, après trempe, dans les zones minces des échantillons de microscopie. Son analyse ne révèle pas la présence d'impuretés. Les interfaces entre zr, zrb2, zrb et zr* obéissent à seulement deux types simples de relation d'orientation, impliquant uniquement le parallélisme des plans denses de chaque structure. Le mode d'accommodation dans le plan de composition, parallèle à un plan dense, se fait par un réseau de dislocations entières rattrapant le désaccord paramétrique entre les réseaux de chaque structure. Ce réseau de dislocations existe pour des désaccords faibles pour des valeurs plus élevées, l'accommodation s'effectue par des marches monoatomiques. L'analyse de nos résultats a permis d'établir un modèle, à deux marches, de la reconstruction de l'interface par une combinaison parfaitement ordonnée de marches structurales et de marches fautées. En partant de la structure et des paramètres de réseau, il est alors possible d'établir des critères de stabilité énergétique des interfaces hétéro phases

Titre traduit

Structural analysis and modelisation of phases and heterophase interfaces in the zirconium-boron system

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