Fangnao XIAO: "Recherche sur l’élaboration, la caractérisation et la performance d'alliages de tungstène renforcé par des particules d'oxyde obtenu par un procédé de dopage liquide-liquide"

Résumé : Le tungstène et ses alliages ont suscité de nombreux intérêts et possèdent de nombreuses applications en raison de leurs excellentes propriétés à température élevée. Les matériaux renforcés par dispersion d’oxydes (Oxide Dispersion Strengthened) à base de tungstène (ODS-W) offrent de nombreux atouts dans le domaine du nucléaire. En particulier, comme matériau de première paroi protégeant le bouclier de protection du contact direct avec le plasma. Ces matériaux à hautes performances allient à la fois une remarquable résistance mécanique à chaud et un excellent comportement sous irradiation. La zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium (Zr(Y)O2) est choisie comme dopant pour renforcer les alliages de W. La poudre a été préparée par différentes voies de synthèse par précipitation en phase liquide combinée parfois avec une étape de mécano-synthèse. La synthèse par précipitation est souvent employée dans la littérature permettant de dissoudre un précurseur de tungstène, en milieu acide, sous agitation.
Une fois la poudre obtenue la consolidation des matériaux ODS-W est réalisée par différents procédés de frittage tel que le pressage isostatique à chaud (HIP) et/ou le frittage sous charge (SPS). L’influence du dopage, ainsi que des paramètres des procédés de frittage sur l’évolution des microstructures et de leurs propriétés mécaniques des alliages obtenus ont été investigués. Une loi de comportement dédié à ces alliages innovants a été proposée et identifiée sur la base de données issue des expérimentations des essais mécaniques.
Trois méthodes comparatives d’extraction liquide-liquide ont été déployées incluant la méthode hydrothermale, la distillation azéotropique et par voie sol-gel. Les mécanismes réactionnels, la relation entre la morphologie du précurseurs et les propriétés de l’alliage ont été investigués. En conclusion, l'alliage ODS-W obtenu par la méthode hydrothermale possède des particules de plus petites tailles Zr(Y)O2 autour des grains de tungstène, les valeurs de densité et de micro-dureté les plus élevées. [...]

Composition du jury :

Thierry BARRIERE, Full professor, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse

Gang CHENG, Maître de conférences, INSA Centre Val de Loire, Co-encadrant de thèse

José Manuel TORRALBA, Full professor, Department of Materials Science and Engineering, Universidad Carlos III de Madrid, Rapporteur

Zhi-Qiang FENG, Full professor, Université Paris-Saclay, Rapporteur

Chengming LI, Professeur, University of Science and Technology Beijing, Examinateur

Yong ZHENG, Full professor, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Examinateur

Hongqiang CHU, Professeur, Hohai University, Examinateur

Wenping LIANG, Full professor, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Examinateur

Localisation : Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 29 Jiangjun Road Nanjing, 211106 CHINA - salle 402