Diagramme de phases nbzr

Pages: 43 (10516 mots) Publié le: 23 février 2011
Mines Nancy







ETUDE DU DIAGRAMME DE PHASES Zr-Nb

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SOMMAIRE

Introduction 3

1. L’alliage Zr-Nb 4
1.1. Présentation du niobium et du zirconium 4
1.1.1 Le niobium 4
1.1.2 Lezirconium 4
1.2. Diagramme de phases 5
1.3. Microstructures des différentes phases 10
1.3.1. Les phases stables 10
1.3.2. Les phases métastables 10
1.4. Techniques d'élaboration du diagramme 15
1.4.1. Données des diagrammes 15
1.4.2. Données thermodynamiques 18

2. Les applications du composéZr-Nb au nucléaire
2.1. Le gainage du combustible nucléaire
2.2. Cahier des charges et choix des matériaux utilisés pour le gainage
2.3. Les différents alliages utilisés dans les REP
2.3.1. Les alliages à base de zirconium
2.3.2. Les alliages de la famille Zr-Nb
2.4. Propriétés des alliages de la famille Zr-Nb
2.4.1. Influence des procédésd'élaboration sur la microstructure et les propriétés mécaniques des tubes en Zr-Nb
2.4.2. Corrosion et hydruration
2.4.2.1. Résistance à la corrosion
2.4.2.2. Prise d'hydrogène
2.4.3. Résistance à la croissance et au fluage sous irradiation

Conclusion

Références

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IntroductionActuellement, la tendance est à la recherche constante de l’amélioration des performances des matériaux en service. C’est pourquoi le choix des matériaux est devenu une étape cruciale dans tout processus d’élaboration. Les exigences des cahiers des charges étant de plus en plus contraignantes, les matériaux doivent présenter des propriétés très spécifiques, ce qui restreint finalement les choix possibles.Dans l’objectif de mieux connaître les propriétés d’un matériau donné, le diagramme de phases est un outil précieux. En effet, c’est une source d’informations très riche permettant d’accéder aux caractéristiques microstructurales d’un matériau en fonction de sa composition et de la température. Ces connaissances permettent par la suite de mieux évaluer le comportement macroscopique et de mieuxdéfinir les applications envisageables pour le matériau considéré.
Le présent rapport propose de se focaliser sur l’étude du système binaire zirconium-niobium (Zr-Nb). Il s’attache à mettre en évidence le lien existant entre le diagramme de phases, les microstructures observables et les applications possibles pour cet alliage.
Tout d’abord, notre étude portera sur les composants du système binaireZr-Nb et la description du diagramme de phases correspondant. En particulier, nous présenterons les microstructures rencontrées selon la température et les compositions en Nb ou Zr. Par la suite, nous nous intéresserons aux champs d’application de ce système binaire, dont nous verrons par ailleurs qu’ils sont assez restreints. Bien que l’alliage trouve une application dans le domaine médical, nousnous concentrerons plutôt sur l’application la plus répandue qui concerne le gainage du combustible nucléaire. Ce choix est justifié par le fait que l’application médicale s’appuie plutôt sur le système ternaire Zr-Nb-O que sur le système binaire objet de notre étude.


1. L’alliage Zr-Nb

1.1. Présentation du niobium et du zirconium

1.1.1. Le niobium

Le niobiumappartient à la large famille des métaux de transition avec un numéro atomique Z=41 et une configuration électronique proche de celle du chrome : [Kr] 4d45s1. Le niobium est parfois appelé colombium par les américains. Avec une température de fusion élevée de 2468-2469°C [2,4], des propriétés mécaniques particulières et un champ d'application assez restreint, le niobium fait également partie des...
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