Ce travail a pour but l’acquisition de connaissances fondamentales dans les équilibres de phases et les transformations de phases des alliages ternaires contenant du fer, du nickel et du cuivre.Cette étude est composée de trois parties : la première est consacrée aux équilibres de phase entre600°C et 1000°C dans le coin riche en fer du système ternaire Cu-Fe-Ni, la seconde concerne l’analyse des transformations de phases dans des alliages modèles suivant deux vitesses de refroidissement et la troisième étudie les alliages industriels.Cette approche expérimentale est appuyée par des calculs thermodynamiques. Une comparaison est effectuée avec les données issues de la littérature. Les sections isothermes à 600°C, 800°C et1000°C ont été reconfirmées. Les domaines triphasés αFe/γFe/γCu ont été déterminés à 600°C et800°C et semblent décalés vers de plus fortes teneurs en Ni. La lacune de miscibilité est moins étendue que celle calculée et ce particulièrement du côté du binaire Cu-Ni.Les transformations de phase γ→α apparaissant lors du refroidissement d’alliages Fe-xCu-10Ni et Fe-10Cu-xNi (0<x<15 % en masse) ont été étudiées. Elles sont observées dans tous les alliages refroidis lentement par dilatométrie sauf dans l’alliage binaire Fe-Cu. Les températures de transformation sont systématiquement inférieures aux températures d’équilibre et cet écart augmente lorsque les teneurs en Ni et Cu augmentent. La formation de la ferrite bainitique est favorisée par l’addition de Cu dans les alliages trempés Fe-xCu-10Ni et par l’addition de Ni dans les alliages Fe-10Cu-xNi tandis que la ferrite massive se forme préférentiellement lors du refroidissement lent. Une diminution des températures de transformation se produit lorsque la taille de grains est affinée et est reliée au processus d’accommodation plastique liée à la transformation.La composition et la vitesse de refroidissement jouent un rôle sur la dureté de ces alliages via la présence de Ni en solution solide ainsi que le nombre et la taille des précipités de Cu. / This work aims in getting fundamental knowledge of phase equilibria and microstructures of ternary alloys containing copper, nickel and iron. The thesis is composed of three parts: a first part is devoted to phase equilibria in the Fe-rich corner of the ternary Cu-Fe-Ni system between 600°C and 1000°C, a second part is devoted to the microstructures in these materials for model alloys, for two cooling rates and a third part is devoted to industrial alloys.Phase equilibria of the system are investigated in the range 600-1000°C using diffusion multiples in conjunction with selected equilibrated alloys. This experimental approach is supplemented by thermodynamic calculations. A comparison is drawn with data reported in the literature. The isothermal sections at 600°C, 800°C and 1000°C have been reconfirmed. The three-phase regions αFe/γFe/γCu are determined at 600°C and 800°C and appear shifted to a higher Ni content. The miscibility gap is narrower than the calculated, particularly on the Cu-Ni binary sides.Austenite/ferrite phase transformations occurring on cooling in Fe-xCu-10Ni and Fe-10Cu-xNi alloys,0<x<15 (mass%), have been studied. The influence of copper and nickel additions and of the cooling rate on the microstructure is discussed. Metastable transformations in slowly cooled alloys have been detected by dilatometry in all alloys except in the binary Fe-10Cu alloy: all the cooling transformation temperatures are systematically lower than the equilibrium temperature and the Ni and Cu addition decrease this transformation temperature. The formation of bainitic ferrite is favoured by copper additions in quenched Fe-xCu-10Ni alloys and by Ni addition in Fe-10Cu-xNi alloys while massive ferrite form preferentially during slow cooling. A decrease of the transformation temperatures is recorded when the alloys have a finer grain size likely related to plastic accommodation processes.The composition and cooling rate influence the hardness of the alloys mostly dependant on the amount of Ni in solid solution and on the rate and size of Cu precipitates.

Les alliages Fe-Ni sont largement utilisés en raison de leurs propriétés intéressantes fondamentales découlant de la coexistence de l'orde chimique et l'ordre magnétique. L'objectif de ce travail était de comprendre l'influence mutuelle de ces deux mises en ordre sur les propriétés thermodynamiques d'équilibre et la cinétique dans les alliages Permalloy (Ni3Fe). A partir de simulations Monte Carlo et de type Champ Moyen, nous avons mis en évidence l'effet des interactions magnétiques sur la température de transition ordre/désordre et réciproquement, l'influence des interactions chimiques sur la température de Curie. La cinétique de précipitation a été étudiée à partir de l'équation de microdiffusion d'Onsager en utilisant les paramètres déduits de calculs ab-initio. Ces simulations ont montré l'influence des interactions magnétiques sur la formation des particules L12 stable. Les deux types de simulations, thermodynamique et cinétique, ont donc confirmé l'importance de prendre en compte simultanément les interactions magnétiques et chimiques. Les résultats obtenus concordent bien avec les données expérimentales disponibles.

Ce travail de thèse a été consacré à l'étude des mécanismes de formation et de croissance des films oxydés par voie sèche (natifs ou ESO) et par voie aqueuse (films anodiques de passivation en solution borate de pH = 9,2) sur les alliages Fe-Ni (25, 50 & 75 at.% Ni) et Fe-Cr (5 à 30 at.% Cr). <br />Les films sont caractérisés (composition élémentaire et chimique, répartition en profondeur, épaisseur) par des techniques électrochimiques (réduction cathodique) et spectroscopiques associées à l'abrasion ionique (AES, XPS). Une approche quantitative développée en AES pour accéder aux modifications de composition et d'épaisseur produites pendant le vieillissement des films jusqu'à l'état (pseudo)-stationnaire a permis de dégager les mécanismes responsables. La croissance des films passifs anodiques se différencie de celle des films d'oxydation sèche par les réactions superficielles lentes de dissolution, de déshydratation et de déshydroxylation (Fe-Ni). On distingue : <br />(1) Une formation des films rapide par oxydation préférentielle du fer (Fe-Ni) ou du chrome (Fe-Cr) ; (2) Une croissance lente résultant de la compétition entre la mobilité ionique sous champ électrique (Cabrera-Mott) et l'effet barrière crée par les couches oxydées internes enrichies en fer (Fe-Ni) ou en chrome (Fe-Cr) (Macdonald) ; (3) L'efficacité de la couche barrière augmente aux teneurs croissantes en fer dans les alliages Fe-Ni et devient optimum dans les alliages Fe-Cr au-delà de 15 at.% Cr après vieillissement des films qui acquièrent une meilleure résistance à la corrosion.