Comme la plupart des problèmes réels posés à la science des matériaux, celui de la corrosion intergranulaire de l'aluminium par l'eau chaude est complexe, à cause de la multiplicité des facteurs qui entrent en jeu. Pour n'en laisser au hasard qu'une part aussi limitée que possible, nous avons utilisé des bicristaux orientés. Leur préparation, par solidification contrôlée en nacelle horizontale, constitue en effet depuis une quinzaine d'années une activité traditionnelle de notre laboratoire. La contribution que nous y avons apportée a été la mise au point d'un modèle de four au fonctionnement simple et sûr, et l'amélioration des techniques d'orientation, tant en rapidité qu'en précision, grâce à l'utilisation de tables numériques établies à l'aide d'un ordinateur. Dans ces cristaux orientés, préparés à partir d'un métal de pureté constante, nous avons prélevé des échantillons qui ont été exposés à de l'eau à 150°C. La nécessité de respecter certaines précautions expérimentales nous est rapidement apparue : il faut utiliser des échantillons présentant le moins possible de ségrégations, et ne considérer que les attaques ayant lieu à partir d'une même face de l'échantillon, de préférence celle qui est constamment restée libre au cours de la préparation par solidification contrôlée. Ces conditions nous ont permis de bien choisir les facteurs qui ont été pris en considération dans ce travail. L'étude de la corrosion d'un joint de grains donné nous a montré que celle-ci progresse en deux étapes successives, dont la seconde est liée à l'apparition de poches d'hydrogène dans le sillon d'alumine. La vitesse de corrosion demeure constante au cours de chacune des étapes. Cela laisse penser que les conditions physico-chimiques ne s'y modifient pas, et tempère notre regret de n'avoir pas contrôlé les conditions électrochimiques du phénomène. En étudiant la corrosion d'un joint symétrique de flexion entre deux cristaux désorientés de 50° autour d'un axe <001>, joint assez quelconque, puisqu'il n'est ni de faible désorientation ni de haute coïncidence, nous avons décelé une forme originale de l'anisotropie d'un joint de ce type. La corrosion en effet ne progresse pas à la même vitesse dans les deux sens de la direction normale à l'axe de flexion. Nous pensons que cette anisotropie ne résulte pas de la structure intrinsèque du joint, mais de sa position par rapport aux deux réseaux qu'il sépare, et dont les directions <011> constituent des canaux privilégiés pour la diffusion d'hydrogène. En attribuant un rôle essentiel à cette étape de la réaction cathodique, notre hypothèse s'accorde avec les conclusions généralement admises. Deux séries de bicristaux, contenant respectivement des joints symétriques de flexion autour de <001> et <011>, nous ont permis d'examiner dans ces deux cas l'influence de l'un des cinq paramètres qui définissent macroscopiquement la géométrie d'un joint de grains. Cette étude a montré en particulier que, parmi les joints de macle, il en est qui présentent à la corrosion intergranulaire une résistance remarquable : Ce sont les joints (111) et (311), c'est-à-dire ceux dont les énergies calculées sont les plus faibles. L'ensemble des résultats obtenus a fait apparaître la nécessité de considérer cette fois la structure même des joints pour interpréter leur comportement. Nous avons proposé une méthode géométrique pour construire le réseau de transition des joints symétriques de flexion autour de <011> et <100>. Les structures obtenues sont, à une relaxation près, celles auxquelles conduit un calcul énergétique. La méthode permet de mesurer le défaut de densité du joint, défini comme le nombre d'atomes qu'il faut supprimer pour introduire dans un échantillon initialement monocristallin, sans faire varier son volume, une unité d'aire de ce joint. Nous avons montré que le défaut de densité de la structure intergranulaire, par rapport à l'édifice cristallin parfait, est une des causes essentielles de l'accumulation d'hydrogène dans le joint et du dommage qui en résulte. Abordant enfin un point de vue thermodynamique, nous avons montré que l'énergie interne d'un joint provient également du défaut de densité de sa structure, et que son entropie résulte de la perte de leur voisinage normal subie par certains atomes. Toutes ces considérations soulignent l'importance de la part qui revient à la structure intergranulaire dans les propriétés physico-chimiques et les caractéristiques thermodynamiques d'un joint de grains. Il n'en faudrait pas conclure à l'insignifiance du rôle joué par les impuretés présentes dans le métal que nous avons utilisé. Au contraire, pour réduire la part laissée au hasard, les expérimentateurs auront grand avantage à employer des métaux de plus en plus purs, élaborés en quantités importantes et homogènes, et qui seuls permettront d'examiner l'influence spécifique de diverses impuretés. Parallèlement, les résultats, modestes mais encourageants, que les bicristaux nous ont permis d'obtenir dans l'étude d'un exemple de corrosion intergranulaire, devraient convaincre les spécialistes de la corrosion de l'utilité que peuvent présenter pour leurs travaux les mono et bicristaux orientés. Les efforts entrepris aujourd'hui dans les deux directions de l'élaboration de métaux purs, et de la préparation de cristaux orientés, nous semblent donc particulièrement bien fondés.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00877306 |
| Date | 23 June 1971 |
| Creators | Boos, Jean-Yves |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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