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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 39/3-4 - 2015  - pp.133-140  - doi:10.3166/acsm.39.133-140
TITRE
Mécanisme de croissance et contraintes résiduelles dans des alliages ODS de Fe20Cr5Al contenant Y2 O3

TITLE
Growth mechanism of and residual stresses in scales on oxide-dispersion-strengthened Fe20Cr5Al + Y2O3 alumina former oxidized at 100°C

RÉSUMÉ

Mécanisme de croissance et contraintes résiduelles dans des alliages ODS de Fe20Cr5Al contenant Y2O3. L’évolution des couches d’oxydes se développant à 1000°C après 1 h d’exposition à l’air sur des alliages ODS de Fe20Cr5Al contenant du Y2O3, a été étudiée à partir d’une analyse approfondie des étapes d’oxydation consécutives en termes de phase, composition chimique, mécanismes de croissance et morphologie de ces couches d’oxydes. C’est uniquement la phase d’α-Al2O3 qui a été observée dans la couche d’oxyde pour des durées d’exposition supérieures à 2 min 45 s. Pour des durées inférieures, une faible quantité d’oxyde de transition θ-Al2O3 a été détectée. Par ailleurs, bien que pour toutes les conditions d’étude on observe des couches relativement plane et uniforme, quelques particules d’oxydes riches en titane apparaissent aussi en surface. Les mécanismes de croissance interne prédominent pour les tous premiers temps de l’oxydation. C’est seulement après 2 min 45 sec d’exposition que l’oxyde commence à se former au niveau de l’interface gaz-oxyde, plutôt que plus en profondeur dans la couche. Les contraintes résiduelles dans la couche n’excèdent pas 2.5 GPa et augmentent d’environ 50% avec l’avancement de l’oxydation.



ABSTRACT

Evolution of the oxide scale growing at 1000°C as a result of up to 1-hour exposures in air on Fe20Cr5Al + Y2O3 ODS-type alloy (MA956), was studied using an approach which enabled getting insight into its consecutive stages in terms of the phase and chemical composition, growth mechanism and morphology of the oxide layer. Only α-Al2O3 oxide was found in the scale for oxidation exposures more prolonged than 2 min. 45 sec. In the case of 2 min. 45 sec oxidation period, a small amount of transient oxide, θ-Al2O3 was detected. Although relatively flat and uniform scale developed under all the studied conditions some Ti-rich oxide particles appear at its surface. Inward growth mechanism predominated at very early oxidation stages. Only for 2 min. 45 sec exposure the oxide was mainly formed near the scale-gas interface rather than in deeper parts of the scale. The residual stresses did not exceed 2.5 GPa and increased by ca. 50% as the exposure proceeded.



AUTEUR(S)
Jerzy JEDLINSKI, Remigiusz GOLDYN, Jean-Luc GROSSEAU POUSSARD, Kazimierz KOWALSKI, Andrzej BERNASIK, Zbigniew ZUREK, Günter BORCHARDT

Reçu le 1 octobre 2015.    Accepté le 7 janvier 2016.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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