Elaboration des nanostructures par mécanosynthèse dans les mélanges Fe-Cr et étude de l’influence du mode de frittage et d’ajouts sur la stabilité des cristallites

Abstract

L'objectif de ce travail est, dans un premier temps, d'élaborer des nanostructures d'un alliage fer-chrome (Fe-20 % Cr, en masse) par broyage à haute énergie. L'évolution structurale durant la synthèse a été analysée principalement par diffraction des rayons X (DRX) et par microscopie électronique à balayage (MEB) couplée à la spectrométrie EDXS. Dans un second temps, les poudres nanostructurées ont été frittées à haute température (1100, 1200 et 1300 °C) afin d'obtenir des matériaux densifiés. La stabilité des nanostructures lors du traitement thermique a été évaluée en suivant la variation de la taille cristallite, affectée par le phénomène de grossissement des grains. L'étude s'est ensuite intéressée à l'effet de l'ajout de carbone et de zirconium (1 et 2 %) sur les mécanismes de synthèse et de densification. Les résultats montrent que des solutions solides nanostructurées de chrome dans le fer sont obtenues après 50 h de broyage. Avec l'ajout de carbone, des carbures de fer et de chrome se forment durant le broyage. Par ailleurs, la présence de carbone - élément de petit rayon atomique - limite le grossissement des grains par ségrégation des carbures aux joints de grains. En revanche, l'ajout de zirconium - élément de grand rayon atomique - freine ce grossissement via le mécanisme d'" épinglage de Zener "