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Optimisation de la gamme de fabrication de tubes en acier renforc?s par une dispersion nanom?trique d'oxydes (ODS) : compr?hension des relations microstructures / propri?t?s m?caniques / Louise Toualbi ; sous la direction de Roland Log?

Auteur principal : Toualbi, Louise, 1986-..., AuteurAuteur secondaire : : Logé, Roland, Directeur de thèse, Membre du juryAuteur secondaire collectivité : École nationale supérieure des mines, Paris, Organisme de soutenance;École doctorale Sciences fondamentales et appliquées, Nice, Ecole doctorale associée à la thèse;Centre de mise en forme des matériaux, Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes, Laboratoire associé à la thèseLangue :de résumé, Français ; de résumé, Anglais.Publication :2012Classification : 620Résumé : Les mat?riaux ODS (Oxide Dispersion Strengthened), mis au point par m?tallurgie des poudres, sont la solution de r?f?rence pour le gainage du combustible nucl?aire des nouveaux r?acteurs de g?n?ration IV ? fort taux de combustion. Ils pr?sentent une r?sistance au gonflement sous irradiation augment?e par rapport aux aciers aust?nitiques et une grande stabilit? dimensionnelle en fluage induite par une dispersion homog?ne de nano-particules stables ? haute temp?rature. Apr?s co-broyage de la poudre d'alliage ma?tre avec une poudre d'oxydes d'yttrium, le mat?riau est consolid? par filage ? chaud, puis mis en forme ? froid par laminage ? pas de p?lerin. Les mat?riaux ODS sont caract?ris?s par une faible ductilit? et une duret? ?lev?e ? temp?rature ambiante. Les passes de laminage doivent ?tre entrecoup?es par des traitements thermiques interm?diaires afin de restaurer le tube et ?viter tout endommagement pendant la gamme de transformation.Cette ?tude vise ? identifier les points cl?s pour la ma?trise de la gamme de transformation ? froid de deux nuances ODS : une nuance ferritique Fe-14Cr-1W et une nuance martensitique Fe-9Cr-1W. Les relations entre les traitements thermom?caniques et la microstructure sont ?tudi?es ? partir de caract?risations multi-?chelles. La compr?hension des m?canismes d'?volution de la microstructure permet de proposer, pour chaque nuance, une gamme de transformation ? froid robuste. Pour la nuance ferritique Fe-14Cr-1W, la d?formabilit? est assur?e par une croissance des grains ? haute temp?rature suivant un m?canisme de type Strain Induced Boundary Migration (SIBM). Des optimisations s'appuyant sur une recristallisation primaire sont envisag?es. Pour la nuance martensitique Fe-9Cr-1W, la gamme mise en ?uvre permet d'obtenir un mat?riau dont la d?formabilit? et les caract?ristiques m?caniques ? chaud sont ?quivalentes voire meilleures que celles des nuances de la litt?rature. Des ?volutions des gammes et de la composition chimique sont propos?es pour am?liorer la r?sistance ? la corrosion et au fluage.; Oxide dispersion strengthened steels, elaborated by powder metallurgy, are considered as reference materials for high burn up cladding tubes for future Sodium Cooled Fast reactors. They present superior radiation resistance compared with austenitic steels and high creep strength due to reinforcement by the homogeneous dispersion of hard nano-sized particles. After mechanical alloying of the matrix powder and the yttrium oxides, ODS steels are consolidated by hot extrusion and manufactured by using cold pilgerin process. ODS steels are usually characterized by a low ductility and a high hardness at room temperature. The cold-rolling passes have to be punctuated by intermediate heat treatments in order to soften the raw tube and avoid any damage in the course of manufacturing.The aim of this study is to identify the key points for the control of the manufacturing of two grades: a Fe-14Cr-1W ferritic grade and a Fe-9Cr-1W martensitic grade. The relationship between thermomechanical treatments and microstructure is studied by multi-scale characterizations. The understanding of the microstructure evolution permits the determination of robust fabrication routes for both grades. The deformability of the ODS Fe-14Cr-1W ferritic grade is ensured by grain growth at high temperature following a Strain Induced Boundary Migration (SIBM) mechanism. Optimizations through primary recrystallization are proposed. Fabrication route of ODS Fe-9Cr-1W martensitic grade permits to obtain a material characterized by deformability and high temperature mechanical properties similar or even better than those of literature grades. Fabrication routes evolutions and chemical composition optimization are proposed to improve the corrosion and thermal creep resistance..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Tubes en acier -- Traitement thermique -- Thèses et écrits académiques ;Oxyde d'yttrium -- Thèses et écrits académiques ;Laminage -- Thèses et écrits académiques Ressource en ligneAccès au texte intégral | Accès en ligne | Accès en ligne
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http://theses.fr/2012ENMP0052 En ligne Thèse confidentielle jusqu'au 03 octobre 2017. Thèse en ligne, confidentialité levée.

Titre provenant de l'écran-titre

Thèse confidentielle jusqu'au 03 octobre 2017

Ecole(s) Doctorale(s) : ?cole doctorale Sciences fondamentales et appliqu?es (Nice)

Partenaire(s) de recherche : Centre de mise en forme des mat?riaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (Laboratoire)

Autre(s) contribution(s) : Brigitte Bacroix (Président du jury) ; Roland Log?, Yann De Carlan, Patrick Olier (Membre(s) du jury) ; Olivier Castelnau, Michel Perez (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat Sciences et g?nie des mat?riaux Paris, ENMP 2012

Les mat?riaux ODS (Oxide Dispersion Strengthened), mis au point par m?tallurgie des poudres, sont la solution de r?f?rence pour le gainage du combustible nucl?aire des nouveaux r?acteurs de g?n?ration IV ? fort taux de combustion. Ils pr?sentent une r?sistance au gonflement sous irradiation augment?e par rapport aux aciers aust?nitiques et une grande stabilit? dimensionnelle en fluage induite par une dispersion homog?ne de nano-particules stables ? haute temp?rature. Apr?s co-broyage de la poudre d'alliage ma?tre avec une poudre d'oxydes d'yttrium, le mat?riau est consolid? par filage ? chaud, puis mis en forme ? froid par laminage ? pas de p?lerin. Les mat?riaux ODS sont caract?ris?s par une faible ductilit? et une duret? ?lev?e ? temp?rature ambiante. Les passes de laminage doivent ?tre entrecoup?es par des traitements thermiques interm?diaires afin de restaurer le tube et ?viter tout endommagement pendant la gamme de transformation.Cette ?tude vise ? identifier les points cl?s pour la ma?trise de la gamme de transformation ? froid de deux nuances ODS : une nuance ferritique Fe-14Cr-1W et une nuance martensitique Fe-9Cr-1W. Les relations entre les traitements thermom?caniques et la microstructure sont ?tudi?es ? partir de caract?risations multi-?chelles. La compr?hension des m?canismes d'?volution de la microstructure permet de proposer, pour chaque nuance, une gamme de transformation ? froid robuste. Pour la nuance ferritique Fe-14Cr-1W, la d?formabilit? est assur?e par une croissance des grains ? haute temp?rature suivant un m?canisme de type Strain Induced Boundary Migration (SIBM). Des optimisations s'appuyant sur une recristallisation primaire sont envisag?es. Pour la nuance martensitique Fe-9Cr-1W, la gamme mise en ?uvre permet d'obtenir un mat?riau dont la d?formabilit? et les caract?ristiques m?caniques ? chaud sont ?quivalentes voire meilleures que celles des nuances de la litt?rature. Des ?volutions des gammes et de la composition chimique sont propos?es pour am?liorer la r?sistance ? la corrosion et au fluage.

Oxide dispersion strengthened steels, elaborated by powder metallurgy, are considered as reference materials for high burn up cladding tubes for future Sodium Cooled Fast reactors. They present superior radiation resistance compared with austenitic steels and high creep strength due to reinforcement by the homogeneous dispersion of hard nano-sized particles. After mechanical alloying of the matrix powder and the yttrium oxides, ODS steels are consolidated by hot extrusion and manufactured by using cold pilgerin process. ODS steels are usually characterized by a low ductility and a high hardness at room temperature. The cold-rolling passes have to be punctuated by intermediate heat treatments in order to soften the raw tube and avoid any damage in the course of manufacturing.The aim of this study is to identify the key points for the control of the manufacturing of two grades: a Fe-14Cr-1W ferritic grade and a Fe-9Cr-1W martensitic grade. The relationship between thermomechanical treatments and microstructure is studied by multi-scale characterizations. The understanding of the microstructure evolution permits the determination of robust fabrication routes for both grades. The deformability of the ODS Fe-14Cr-1W ferritic grade is ensured by grain growth at high temperature following a Strain Induced Boundary Migration (SIBM) mechanism. Optimizations through primary recrystallization are proposed. Fabrication route of ODS Fe-9Cr-1W martensitic grade permits to obtain a material characterized by deformability and high temperature mechanical properties similar or even better than those of literature grades. Fabrication routes evolutions and chemical composition optimization are proposed to improve the corrosion and thermal creep resistance.

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