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MASTER THESIS
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Optimisation du traitement de boruration sur substrats inoxydables en vue d'améliorer la résistance à la corrosion aux métaux liquides.

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Farcy, Antoine ULiège
Promotor(s) : Lambert, Stéphanie ULiège
Date of defense : 25-Jun-2020/26-Jun-2020 • Permalink : http://hdl.handle.net/2268.2/9067
Details
Title : Optimisation du traitement de boruration sur substrats inoxydables en vue d'améliorer la résistance à la corrosion aux métaux liquides.
Translated title : [en] Optimization of boriding treatment on stainless steel substrates to improve corrosion resistance and mechanical properties.
Author : Farcy, Antoine ULiège
Date of defense  : 25-Jun-2020/26-Jun-2020
Advisor(s) : Lambert, Stéphanie ULiège
Committee's member(s) : Job, Nathalie ULiège
Mertens, Anne ULiège
Libioulle, Corentin 
Language : French
Number of pages : 65
Keywords : [fr] Boruration
[fr] Acier 316L
[fr] Cinétique
[fr] Corrosion
[fr] Propriétés mécaniques
[fr] Dureté
[fr] Usure
Discipline(s) : Engineering, computing & technology > Materials science & engineering
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Degree: Master en ingénieur civil en chimie et science des matériaux, à finalité spécialisée
Faculty: Master thesis of the Faculté des Sciences appliquées

Abstract

[fr] Afin d’améliorer les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion de l’acier 316L, la bo- ruration, qui est un procédé thermochimique de diffusion, est réalisée grâce à la technique de "pack cementation". Ce phénomène entraine la formation de phases de borures de fer (FeB et Fe2B). La constitution d’une banque de données, consistant à réaliser la boruration à températures et temps variables, permet d’observer la manière dont évoluent ces différentes propriétés en fonction des phases formées et de leur épaisseur. Généralement, la phase Fe2B seule est préférable à la présence des deux phases car celles-ci possèdent des coefficients de dilatation thermique différents, ce qui peut mener à la formation de fissures, diminuant les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion. Plusieurs méthodes de caractérisation sont employées afin de pouvoir observer les phases formées. Une analyse de la Diffraction des Rayons X (DRX) montre que la boruration à une température de 900 ◦C durant 2 h mène à une grande proportion de Fe2B dans les phases formées. Les images de microscopie permettent d’observer l’épaisseur des couches formées.
Les circonstances exceptionnelles dans lesquelles ce travail a été réalisé n’ont pas permis de faire toutes les expériences nécessaires au bon déroulement de celui-ci. Une analyse de l’impact de la boru- ration sur les propriétés évoquées ci-dessus est donc présentée sous la forme d’une revue de la littérature.
Concernant les propriétés de résistance à la corrosion, des courbes de polarisation sont réalisées dans deux types de solutions : HCL 1 mol/L et NaCl 0.154 mol/L. Dans la solution de HCl, la résistance à la polarisation augmente, ce qui prouve une augmentation de la résistance à la corrosion. Pour le NaCl, aucune amélioration n’est constatée. En effet, les ions chlorures diffusent à travers la couche de borures et attaquent le fer de l’acier provoquant la corrosion de celui-ci.
Pour les propriétés mécaniques, la dureté est presque multipliée par 10, passant de 2.5 GPa pour
l’acier non traité à 24 GPa pour la phase FeB et 20 GPa pour la phase Fe2B. Concernant la résistance
à l’usure, pour les échantillons présentant exclusivement du Fe2B dans les phases formées, la vitesse
d’usure est diminuée de 98% passant de 800·10^-5 mm^3 N^-1 m^-1 à 15·10^-5 mm^3 N^-1 m^-1 .
Pour terminer, un modèle cinétique est développé afin de pouvoir prédire l’épaisseur de la couche de borure formée en fonction de deux paramètres importants : la température et le temps de traitement. Les lois de Fick sont utilisées pour l’établissement de ce modèle. En raison des conditions particulières et de l’absence de données permettant de confirmer ce modèle, celui-ci n’a pas pu être prouvé.


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Author

  • Farcy, Antoine ULiège Université de Liège > Master ingé. civil chim. & sc. mat., à fin.

Promotor(s)

Committee's member(s)

  • Job, Nathalie ULiège Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > Ingéniérie électrochimique
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  • Mertens, Anne ULiège Université de Liège - ULiège > Département d'aérospatiale et mécanique > Science des matériaux métalliques
    ORBi View his publications on ORBi
  • Libioulle, Corentin
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