Influence des transformations de phase de la zircone sur le comportement thermomécanique de réfractaires à très haute teneur en zircone

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitement de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Transformations de phase

Mots-clés

Alumine,

Zircone,

Matériaux -- Propriétés mécaniques,

Matériaux -- Propriétés thermiques,

Matériaux réfractaires,

Contraintes résiduelles,

Verre -- Industrie et commerce

Ces travaux de thèse, réalisés dans le cadre du programme de recherche ASZTech, portent sur l’étude de deux réfractaires électrofondus : un matériau Alumine-Zircone-Silice (AZS) et un produit à Très Haute Teneur en Zircone (THTZ), destinés à l’industrie verrière. La zircone étant non stabilisée, ces réfractaires subissent donc, lors de l’étape de recuisson (refroidissement), la transformation quadratique (Q) à monoclinique (M) de la zircone qui, de par sa forte expansion volumique, est une source d’endommagement. L’objectif de cette étude a consisté à caractériser, au cours de traitements thermiques représentatifs, le comportement thermomécanique de ces matériaux et à établir des corrélations avec les évolutions microstructurales rencontrées. En étudiant leurs comportements sous sollicitations thermiques par des techniques acoustiques, l’impact de la transformation Q-M de la zircone sur le développement de l’endommagement a été mis en évidence. En s’intéressant particulièrement au comportement mécanique au passage de cette transformation, la présence d’un phénomène de plasticité de transformation (TRIP) a été confirmée. Outre le phénomène de TRIP qui participe à la relaxation des contraintes au passage de la transformation de phase, un phénomène d’endommagement diffus, offrant également une capacité d’accommodation, a été identifié pour le matériau THTZ. Au final, ces données ont permis d’améliorer le modèle de simulation numérique décrivant l’étape de recuisson de blocs industriels. En outre, la robustesse de ce modèle pourra maintenant être validée par confrontation à des mesures expérimentales de contraintes résiduelles réalisées au cours de cette étude.