Réactivité à haute température de composés intermétalliques Fe3Al

High temperature reactivity of Fe3Al intermetallic compounds

• Auteur / Autrice : Piotr Juzoń
• Direction : Sébastien Chevalier, Kazimierz Przybylski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaux -- Effets des hautes températures

Aluminures

Fer -- Composés

Composés intermétalliques

Résumé

Fe3Al intermetallic compounds belong to a prospective group of corrosion-resistant and heat-resisting materials. Recent research proved that certain alloy additions introduced to base alloys in small quantities can have significant influence on improving mechanical and corrosion-resistance properties. The goal of this dissertation is to examine the influence of adding third and/or fourth minor element on the heat-resisting properties, and to understand the effects (positive or negative) of minor element addition on the high temperature oxidation mechanism of Fe3Al intermetallic compounds. The influence of selected additions (Zr, Mo, Nb and Cr) was examined on the high-temperature corrosion (degradation) behavior of researched alloys under isothermal conditions in synthetic air and synthetic air enriched with 10% of H2O in temperature range from 900ºC to 1200ºC. The cyclic oxidation experiments were performed in laboratory air at 1100 °C. For understanding the growth mechanism of oxide scale on Fe3Al materials, two-stage oxidation experiments were performed (16O2/18O2) followed by Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) and Transmission Electron Microscopy (TEM) observations.

Les composés intermétalliques de type Fe3Al sont très prometteurs car ils présentent une bonne résistance à la corrosion à haute température. Des études récentes ont montré que l’ajout d’éléments d’additions en faibles teneurs dans ces composés intermétalliques permettait d’augmenter considérablement leurs propriétés mécaniques ainsi que leur résistance à la corrosion. L’objectif de ce travail est d’étudier l’influence de ces éléments d’addition, mais surtout de comprendre leurs effets et leurs mécanismes d’action sur l’oxydation à haute température des composés Fe3Al. Ainsi, l’influence des éléments Zr, Mo, Nb et Cr a été testée sur le comportement à haute température de Fe3Al sous air synthétique et sous air enrichi en vapeur d’eau (10 % en volume) entre 900 et 1200°C. Des tests d’oxydation en condition de cyclage thermique ont également été menés afin d’évaluer l’adhérence des produits de corrosion à la surface des composés intermétalliques. Des expériences de marquage isotopique sous 16O2/18O2 suivies d’analyses par spectrométrie d’ions de masse secondaires et microscopie électronique en transmission ont permis d’appréhender les mécanismes d’oxydation sur les matériaux dépourvus et contenant les éléments d’addition.