Metallic oxide nano-clusters synthesis by ion implantation in high purity Fe10Cr alloy

Résumé : Les aciers ODS (Oxide Dispersed Strengthened Steels), renforcés par des dispersions de nano-oxydes métalliques (à base d'éléments Y, Ti et O), sont des matériaux prometteurs pour les réacteurs nucléaires de génération IV. La compréhension fine des mécanismes mis en jeu lors de la précipitation de ces nano-oxydes permettrait d'améliorer la fabrication et les propriétés mécaniques de ces aciers ODS, avec un fort impact économique en vue de leur industrialisation. Pour étudier expérimentalement ces mécanismes, une approche analytique par implantation ionique est utilisée dans cette étude, permettant de contrôler différents paramètres de synthèse de ces précipités comme la température et leur concentration. Ce projet a permis de démontrer la faisabilité de cette méthode et d'étudier le comportement d'alliages modèles (à base d'oxyde d'aluminium) sous recuit thermique. Des alliages Fe-10Cr de haute pureté ont été implantés avec des ions Al et O à température ambiante. Les observations de microscopie électronique en transmission ont montré que des nano-oxydes apparaissent dans la matrice de Fe-10Cr dès l'implantation à température ambiante, sans recuit subséquent. Les défauts créés lors de l'implantation ionique sont à l'origine de la mobilité des éléments introduits, permettant la nucléation de ces nanoparticules, de quelques nm de diamètre. Ces nanoparticules sont composées d'aluminium et d'oxygène, et également de chrome. Les examens en haute résolution montrent que leur structure cristallographique correspond à celle d'un composé hors équilibre de l'oxyde d'aluminium (de type γ-Al₂O₃). Les traitements thermiques effectués après implantation induisent une croissance de la taille de ces nano-oxydes, et un changement de phase qui tend vers la structure d'équilibre (de type α-Al₂O₃). Ces résultats sur des alliages modèles s'appliquent entièrement aux matériaux industriels : en effet l'implantation ionique reproduit les conditions du broyage, et les traitements thermiques sont à des températures équivalentes à celles des traitements d'élaboration thermo-mécaniques. Un mécanisme de la précipitation de nano-oxydes dispersés dans des alliages ODS est proposé dans ce manuscrit.
Type de document :
Thèse
Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Paris-Saclay, 2015. English. 〈NNT : 2015SACLS091〉
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [57 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01242211
Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : vendredi 11 décembre 2015 - 15:52:06
Dernière modification le : mercredi 5 juillet 2017 - 09:38:54
Document(s) archivé(s) le : samedi 29 avril 2017 - 12:14:33

Fichier

69500_ZHENG_2015_diffusion.pdf
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01242211, version 1

Collections

Citation

Ce Zheng. Metallic oxide nano-clusters synthesis by ion implantation in high purity Fe10Cr alloy. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Paris-Saclay, 2015. English. 〈NNT : 2015SACLS091〉. 〈tel-01242211〉

Partager

Métriques

Consultations de
la notice

603

Téléchargements du document

130