Chapitre IV : Analyses structurales par diffraction des rayons X
D. Analyses par DRX du SY 625 oxydé à 1100°C sous air sec et humide en condition cyclique
Après avoir été testé en condition isotherme, l’alliage SY 625 a également subi des tests d’oxydation cyclique. Le rôle de ces tests est d’estimer l’adhérence des couches d’oxyde formées, mais aussi de voir comment évolue les phases formées au cours du cyclage.
Afin de suivre l’évolution structurale des phases au cours de cette oxydation discontinue, nous avons réalisé des analyses par DRX après refroidissement avant tout nouveau cycle thermique.
Dans un souci de lisibilité, les figures IV.9 et IV.10 présentent seulement les résultats significatifs obtenus sur des échantillons de SY 625, oxydés sous air sec et sous air humide (7,5% de vapeur d’eau) à 1100°C.
La figure IV.9 présente les résultats de DRX obtenus sur un échantillon de SY 625 soumis à une oxydation cyclique sous air ambiant à 1100°C (cycle de 22 heures d’oxydation isotherme). Lors de ces analyses on remarque que de nouvelles phases sont formées aux cours des cycles d’oxydation.
L’analyse DRX réalisée après le premier cycle nous montre la formation des mêmes composés qu’en oxydation isotherme. On forme la chromine Cr2O3 identifiée par la fiche (JCPDS 38-1479) ainsi qu’un oxyde mixte CrNbO4 (JCPDS 34-0366). On note également la présence des pics du métal (JCPDS 03-1209).
Après le deuxième cycle d’oxydation, on remarque la présence de nouvelles phases : une phase spinelle NiCr2O4 identifiée par la fiche (JCPDS 23-0432) et une phase NiO identifiée par la fiche (JCPDS 22-1189). L’apparition de ces deux phases est liée au décollement important de la couche de chromine, suite au premier refroidissement. Elle ne peut alors plus jouer son rôle de barrière de protection face à l’oxydation.
L’analyse DRX après 10 cycles d’oxydation nous montre à nouveau la présence d’une nouvelle phase : un oxyde mixte NiMoO4 (JCPDS 33-0948). Nous avons choisi de montrer le diffractogramme après 10 cycles d’oxydation du fait que ce nouvel oxyde mixte était bien visible, mais il est important de préciser que le NiMoO4 apparaît dès 7 cycles d’oxydation.
85 Chapitre IV : Analyses structurales par diffraction des rayons X
Enfin, en ce qui concerne le diffractogramme correspondant au dernier cycle d’oxydation (après 20 cycles), on note que les phases présentes ne sont pas différentes de celles rencontrées après 10 cycles d’oxydation. On remarque que la proportion des phases spinelle et NiMoO4, est plus importante.
Figure IV.9 : Analyse par DRX de l’alliage SY 625 au cours de l’oxydation cyclique (22 heures d’oxydation par cycles) sous air ambiant à 1100°C : diffractogrammes après 1, 2, 10 et 20 cycles d’oxydation, après refroidissement.
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La figure IV.10 présente les résultats de DRX obtenus sur un échantillon de SY 625 soumis à une oxydation cyclique sous air avec 7,5% de vapeur d’eau, à 1100°C (cycle de 22 heures d’oxydation isotherme). Grâce à ces analyses on remarque que de nouvelles phases sont formées aux cours des cycles d’oxydation.
Figure IV.10 : Analyse par DRX de l’alliage SY 625 au cours de l’oxydation cyclique (22 heures d’oxydation par cycles) sous air avec 7,5% de vapeur d’eau à 1100°C : diffractogrammes après 1, 6, 11 et 20 cycles d’oxydation et après refroidissement.
87 Chapitre IV : Analyses structurales par diffraction des rayons X
Après le premier cycle, l’analyse DRX nous montre la formation des mêmes composés qu’en oxydation isotherme. On forme la chromine Cr2O3 ainsi que CrNbO4. On note également la présence des pics du métal (JCPDS 03-1209).
Au cours des 5 premiers cycles d’oxydation, la composition de la couche d’oxyde reste la même. Par contre, après le sixième cycle d’oxydation, on remarque la présence de nouvelles phases : une phase spinelle NiCr2O4 identifié par la fiche (JCPDS 23-0432) et l’oxyde NiO identifié par la fiche (JCPDS 22-1189), en faible quantité.
Après 11 cycles d’oxydation, l’analyse DRX nous montre la présence d’une nouvelle phase : un oxyde mixte NiMoO4 identifié par la fiche JCPDS 33-0948. Il a été choisi de montrer le diffractogramme après 11 cycles d’oxydation car la nouvelle phase était bien détectable, mais il faut préciser que NiMoO4 apparait dès 7 cycles d’oxydation.
Enfin, en ce qui concerne le diffractogramme correspondant au dernier cycle d’oxydation (après 20 cycles), on note que les phases présentes ne sont pas différentes de celles observées après 11 cycles d’oxydation. On constate que la proportion des phases spinelle et NiMoO4 est plus importante.
Pour résumer, lorsque l’on compare les résultats de DRX que l’on obtient pour les essais de cyclage thermique sur le SY 625 à 1100°C, sous air ambiant et sous air contenant 7,5% de vapeur d’eau, on peut dire que des différences notables apparaissent.
Le fait de travailler en présence de vapeur d’eau modifie la vitesse d’apparition des différents oxydes sur la surface au cours du cyclage thermique
Dans les deux cas, dès le premier cycle d’oxydation, on forme de la chromine et l’oxyde mixte le CrNbO4. En revanche nous avons une différence dès le deuxième cycle d’oxydation. Sous air sec, nous constatons la présence d’une phase spinelle NiCr2O4 et de l’oxyde NiO. Lorsque l’on se trouve en présence de vapeur d’eau, l’apparition de ces nouvelles phases ne se fait pas avant le 6ème cycle. Cela se traduit par le fait qu’en présence
de vapeur d’eau la couche de chromine conserve son rôle protecteur pendant 6 cycles
d’oxydation alors qu’en condition sèche, elle le perd après le premier refroidissement. Ensuite, dans les deux cas, on constate la présence de l’oxyde mixte NiMoO4.
88 Chapitre V : Morphologies et analyses élémentaires