Étude des premiers stades de l'oxydation du quasicristal i-AlCuFe

Study of the first steps of oxidation of the i-Al 62 Cu 25. 5 Fe 12. 5 quasicristal

• Auteur / Autrice : Maud Gavatz-Gil
• Direction : Bernard Weber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et ingénierie des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alumine

Chimisorption

Quasicristaux

Oxydation

Alliages

Résumé

Les objectifs de ce travail étaient d'étudier les premiers stades de l'oxydation de l'alliage quasicristallin icosaédrique i-Al 62 Cu 25. 5 Fe 12. 5, en relation avec certaines caractéristiques de cet alliage comme la résistance à l'oxydation, l'énergie de surface et l'émissivité optique. L'étude, menée à très faible pression d'oxygène, a montré deux régimes pour le mécanisme d'oxydation de la surface par l'oxygène pur, chacun précédé par une étape de chimisorption. Le régime à faible température, jusqu'à 400[degrés]C, est caractérisé par la formation d'une très fine couche d'oxyde. Il a été montré par spectrométrie Auger que l'oxydation ne concerne alors que l'aluminium dans les toutes premières couches atomiques, même après des expositions supérieures à 7000L. Au contraire, le régime haute température au dessus de 400[degrés]C conduit à la croissance d'une couche d'alumine Al2O3 bien plus épaisse. A partir de la vitesse de ségrégation de l'aluminium en surface, nous avons proposé deux énergies d'activation pour la diffusion de l'aluminium selon la température, de 2,2 eV à haute température, compatible avec une diffusion lacunaire, et de 0. 6 eV à basse température, suggérant une diffusion dite par sauts de phasons propre à ces matériaux. Nous avons montré que la couche d'oxyde formée au dessus de 400[degrés]C a un effet prépondérant sur des propriétés d'intérêt technologique comme l'adhésion, car le matériau concerné n'est plus quasicristallin mais un oxyde. Par contre, la propriété de faible adhésion du quasicristallin i-AlCuFe fraîchement poli est préservée malgré les oxydations par l'oxygène pur sous 400[degrés]C. Après avoir déterminé la valeur de l'émissivité optique à 1. 6[mu]m, égale à [epsilon] = 0. 45 à 350[degrés]C, et ses variations dans la gamme 350[degrés]C - 840[degrés]C, nous avons étudié sa variation au cours de l'oxydation. Nos résultats ont été discutés en terme de précautions d'utilisation du matériau pour ses applications potentielles.