Jonction dissemblables acier inoxydable/Zircalloy-4 de type composite

Abstract

L'assemblage entre l'acier inoxydable 304L (SS) et l'alliage de zirconium (Zy-4) démontrent que la jonction en présence de phase liquide transitoire est intéressante d'un point de vue industriel. L'évolution de la structure métallurgique et les interactions interfaciales entre SS et Zy-4 lors de maintien isotherme à 1050 C pendant de 30 mn et sous une pression de 0,2 MPa sont étudiés. Les couples de diffusion ont été caractérisés par la combinaison des techniques ESEM-EDS-EBSD et EPMA et des tests de micro duretés HV et nano indentation. Le traitement isotherme a permis la formation à l'interface, d'une zone de réaction, côté Zy-4, constituée de deux couches, et d'une zone de diffusion côté SS qui est constituée de la couche monophasée ?-(Fe,Cr) et d'une autre partie mixte : ?-(Fe, Cr, Ni)+?-(Fe,Cr) non mentionnée dans la littérature. A partir des valeurs de HV, H et E obtenues des tests de micro duretés et de nano indentations, le composé -Zr (Fe,Cr)2 est considéré comme extrêmement dur et fragile, le Zr2(Fe,Ni) et -(Fe,Cr) sont modérément ductiles et moins un métal est ductile, plus il sera fragile. On cherche donc, à minimiser leur existence dans l'industrie nucléaire car ils peuvent avoir des conséquences incontrôlables. Les résultats de l'étude conduisent à une meilleure compréhension des phénomènes complexes de transformations et interactions intervenant dans la jonction SS/Zy-4 qui sont très utiles pour des applications à l'échelle industrielle. L'analyse et la visualisation par le microscope à force atomique AFM est effectuée sur l'échantillon soudé afin de mieux comprendre le comportement mécanique et la nature de rupture de différentes phases de l'interface et les matériaux de base.