Comportement thermomécanique et transformations de phase de matériaux réfractaires électrofondus à très haute teneur en zircone

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux réfractaires, élasticité, zircone

Mots-clés

Matériaux -- Propriétés thermiques - Thèses et écrits académiques,

Matériaux réfractaires - Thèses et écrits académiques,

Zircone - Thèses et écrits académiques,

Matériaux -- Propriétés mécaniques - Thèses et écrits académiques,

Transitions de phases - Thèses et écrits académiques,

élasticité - Thèses et écrits académiques,

Viscosité - Thèses et écrits académiques

Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du Programme National de Recherche sur des NOuveaux REfractaires Verriers (NOREV), et porte sur l'étude de deux nuances de matériaux réfractaires à très haute teneur en zircone (THTZ) obtenus par électrofusion. L'objectif était de comprendre les mécanismes microstructuraux à l'origine de l'évolution des propriétés mécaniques de ces deux matériaux au cours de l'étape de recuisson (refroidissement contrôlé post-fusion), et d'évaluer l'influence de la composition de leur phase vitreuse. Une étude détaillée de la microstructure héritée des mécanismes de solidification et des passages successifs des transformations de phase de la zircone a permis d'expliquer l'origine des différentes hétérogénéités présentes au sein d'un bloc et de révéler la complexité de l'organisation multi-échelle des THTZ (sélection de variantes cristallographiques). L'étude des propriétés d'élasticité par techniques ultrasonores au cours d'un traitement thermique à 1500°C, a montré l'influence notable du passage de la transformation martensitique quadratique→monoclinique de la zircone et de la rigidification de la phase vitreuse sur le comportement mécanique des matériaux, avec notamment le développement d'un endommagement en fin de cycle. De plus, des essais de traction et de compression réalisés au refroidissement, ont mis en évidence le comportement visco-plastique plus marqué à haute température du THTZ-B par rapport au THTZ-A. Ceci résulte d'une évolution très différente des viscosités des deux phases vitreuses. Par ailleurs, la relation entre le champ de contraintes présent au sein du bloc, lors de la recuisson, et l'organisation cristallographique locale du matériau a été étudiée, en particulier, par des essais de refroidissement sous contrainte.