High temperature oxidation of sintered complex concentrated alloys and their assemblies

Le travail postdoctoral a pour objectif l’étude de la tenue à l’oxydation à haute température (≥ 800°C) de la famille d’alliages AlCoCrFeNi élaborés par frittage SPS. Le comportement envers l’oxydation à haute température de la famille d’alliages AlCoCrFeNi élaborés via des méthodes de fusion conventionnelles (fusion à l’arc, torche plasma, etc.) est documenté dans la littérature. Cependant, la durabilité à haute température de cette famille d’alliages élaborés par frittage SPS n’a jamais été reportée, ce qui représente un premier point de rupture significatif par rapport à l’état de l’art.

Le projet postdoctoral portera, dans un premier temps, sur l’étude de l’oxydation à haute température des alliages Al₇Co_23,25Cr_23,25Fe_23,25Ni_23,25 et Al₂₀Co₂₀Cr₂₀Fe₂₀Ni₂₀ élaborés par SPS à partir de poudre atomisée et sera étendue ensuite aux mêmes alliages élaborés à partir de poudres cobroyées. Compte tenu des applications envisagées pour ce type de matériaux, les tests d’oxydation seront réalisés sous air sec et sous air enrichi en vapeur d’eau. Des essais de courte durée (i.e. 50 heures) seront effectués au début, avant de passer à des essais de plus longue durée, de l’ordre de la centaine, voire du millier d’heures. Les résultats issus des tests de courte durée permettront d’établir une première corrélation entre procédé/paramètres d’élaboration, microstructure et mécanismes de dégradation à haute température et permettront d’orienter le choix des durées d’oxydation successives à tester. En fonction des résultats obtenus, la composition de l’alliage (notamment le pourcentage d’aluminium) pourra également être optimisée. Les échantillons oxydés seront examinés par MEB-EDX et DRX ; des caractérisations plus poussées (SIMS, XPS, MET-EDX, etc.) pour l’étude des mécanismes d’oxydation seront envisagées pour la complète compréhension des phénomènes de diffusion. Afin d’étendre les applications des CCAs, leur assemblage dans des systèmes constitués de matériaux similaires ou différents représente un enjeu majeur et fait l’objet d’investigations au sein du laboratoire ICB depuis 2021, dans le cadre d’une thèse EUR EIPHI en cours. Plus particulièrement, la soudabilité par laser est étudiée. Le travail postdoctoral s’intéressera également à l’étude du comportement à haute température sous atmosphère oxydante de la surface des cordons de soudure obtenus par soudage laser (zone fondue, ZAT) et ce, afin d’évaluer l’impact potentiel du changement microstructural provoqué par la fusion sur les mécanismes d’oxydation. L’approche sera la même que celle des alliages non assemblés : des essais d’oxydation de courte durée seront effectués dans un premier temps, avant d’envisager des essais de plus longue durée. Les produits d’oxydation seront caractérisés à l’aide des techniques décrites auparavant : MEB-EDX, DRX, etc.