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Échantillon oxydé, avec rupture locale de la couche d'oxyde, révélant des pores et un appauvrissement en aluminium de la surface du substrat -- micrographie électronique (haut) et cartographies élémentaires (bas)

Oxidised sample, with local rupture of the oxide layer revealing pores and an aluminum depletion of the surface of the substrate -- electronic micrograph (top) and elemental maps (bottom)

English version

Références

Journal

Intermetallics 9 (2001), pp. 817-826
reçu le 27 mars 2001, révisé le 10 juillet 2001, accepté le 17 juillet 2001
éditeur Elsevier

Auteurs

• Christophe Dang Ngoc Chan, doctorant
• Corine Huvier, maître de conférence
• Jean-François Dinhut, professeur

Résumé

Nous avons effectué des essais isothermes à haute température sur deux aluminiures de fer B2 (un alliage binaire et un FeAl à renforcement par particules d'oxyde -- ODS) entre 750 et 1 000 ^oC. L'alliage ODS a été élaboré par mécanosynthèse avec une dispersion de Y₂O₃ afin d'améliorer ses propriétés mécaniques. Les mesures d'analyse thermogravimétrique ont été faits dans une atmosphère d'air synthétique de haute pureté, et la couche d'oxyde a été étudiée par microscopie électronique à balayage (MEB) ainsi que par diffraction de rayons X (DRX). les résultats ont été comparés avec une récente analyse sur des alliages similaires de FeAl binaires et ODS.

Conclusions

• Entre 750 et 1 000 ^oC, pour des durées d'oxydation inférieures à 48 heures, en conditions isotherme et sous air artificiel, la vitesse d'oxydation est plus faible pour l'ODS que pour le binaire ;
• dans les deux alliages, l'oxyde de la couche supérieure a une forme de cigares aux basses températures, et elle tend vers une structure en aiguilles lorsque l'on augmente la température ou la durée d'exposition ;
• la microscopie électronique à balayage met en évidence des cavités de forme géométrique à l'interface entre le matériau et l'oxyde pour les deux alliages ;
• entre 750 et 900 ^oC, pour les deux alliages, seule de l'alumine a est détectée ;
  à 950 ^oC, il se forme de l'alumine q métastable ;
  aux températures plus élevées, la phase a remplace le phase q ;
  cette transition de phase induit une diminution de la mobilité des lacunes et donc un ralentissement de l'oxydation ;
• les résultats de cette étude sont cohérents avec le double rôle de l'yttrium, càd la diminution de la mobilité cationique et la réduction de l'écaillement de la couche d'oxyde ;
  dans l'alliage ODS de FeAl étudié, la mobilité cationique ne semble pas avoir été complètement supprimée, et ceci pourrait contribuer à la formation d'oxyde aux températures les plus basses.

Remerciements

Liens

• contacter l'auteur ;
• visiter le site du laboratoire ;
• visiter le site de l'équipe de recherche.

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Version française

References

Journal

Intermetallics 9 (2001), pp. 817-826
received 27 March 2001, received in revised form 10 July 2001, accepted 17 July 2001
editor Elsevier

Authors

• Christophe Dang Ngoc Chan, doctorant
• Corine Huvier, maître de conférence
• Jean-François Dinhut, professeur

Abstract

Isothermal high temperature tests have been performed on two B2 iron aluminides (a binary alloy and an ODS FeAl) in the temperature range between 750 and 1 000 ^oC. The ODS alloy is elaborated by mechanical alloying with an Y₂O₃ dispersion to improve mechanical properties. Thermogravimetric measurements are carried out in high purity synthetic air, and the oxide film is studied by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results are compared with a recent analysis on similar binary and ODS FeAl alloys.

Conclusions

• Between 750 anf 1 000 ^oC, at exposure times less than 48 hours, isothermal experiments in artificial air show that the oxidation rate of the ODS FeAl is lower than in the binary alloy.
• In the both FeAl alloys, the upper part of the oxide has a cigare-like morphology at lower temperature, and an evolution toward a needle-like type when increasing temperature or exposure time.
• Scanning electron microscopy gives evidence of geometrical cavities at the interface between the material and the oxide film for the both alloys.
• Between 750 and 900 ^oC, in both alloys, only a-alumina is detected.
  At 950 ^oC, the metastable q-phase of alumina is formed;
  again the a phase takes place of the q at more elevated temperatures.
  This induces a slowing down in the vacancy mobility in the alumina scale, and then a decrease in the oxidation rate.
• All the results of this are consistent with the double role of the yttrium i.e. the double decrease in the cation mobility, and in the tendency to the spallation of the oxide layer. In the studied ODS FeAl alloy, the cation mobility does not seem to be completely suppressed and could have a contribution to the oxide film formation at lower temperatures.

Acknoledgements

Liens

• contact the author ;
• visit laboratory website;
• visit the research team website.

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