Influence de l'oxygène sur le comportement à la solidification d'aluminiures de titane binaires et alliés au niobium basés sur le composé intermétallique [gamma]-TiAI, Influence of oxygen on the solidification behaviour of binary and niobium containing gamma titanium aluminides

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These de Doctorat
de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Spécialité Science et Ingénierie des Matériaux
Ecole Doctorale EMMA
Laboratoire de Science et Génie de Matériaux et de Métallurgie
Présentée par
Julien ZOLLINGER
Pour l’obtention du titre de
Docteur de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Influence de l’oxygène sur le comportement
à la solidification d’aluminiures de titane
binaires et alliés au niobium basés sur le
composé intermétallique -TiAl
Soutenue publiquement le 8 Juillet 2008
Devant la commission d’examen composée de:
Président A. Hazotte Professeur, Université Paul Verlaine
J. Lacaze Directeur de Recherche, CNRS
Rapporteurs
M. Rappaz Professeur, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
H. Combeau Professeur, ENSMN - Directeur de Thèse
Examinateurs eD. Daloz M de Conférence, INPL - Co-directeur de ThèseThese de Doctorat
de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Spécialité Science et Ingénierie des Matériaux
Ecole Doctorale EMMA
Laboratoire de Science et Génie de Matériaux et de Métallurgie
Présentée par
Julien ZOLLINGER
Pour l’obtention du titre de
Docteur de l’Institut National Polytechnique de Lorraine
Influence de l’oxygène sur le comportement
à la solidification d’aluminiures de titane
binaires et alliés au niobium basés sur le
composé intermétallique -TiAl
Soutenue publiquement le 8 Juillet 2008
Devant la commission d’examen composée de:
Président A. Hazotte Professeur, Université Paul Verlaine
J. Lacaze Directeur de Recherche, CNRS
Rapporteurs
M. Rappaz Professeur, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
H. Combeau Professeur, ENSMN - Directeur de Thèse
Examinateurs eD. Daloz M de Conférence, INPL - Co-directeur de Thèsei
A Valentine,
A mes parents,
A ma Mémé.iiiii
« Il ne sert à rien de dire "Nous avons fait de notre mieux".
Il faut réussir à faire ce qui est nécessaire. ».
Winston Churchill
« Commence par faire le nécessaire, puis fait ce qu’il est possible
de faire et tu réaliseras l’impossible sans t’en apercevoir. ».
Saint François d’Assiseivv
Avant-Propos
Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au Laboratoire de Science et Génie des
Matériaux et de Métallurgie, à l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Nancy. Je tiens
à exprimer ma sincère gratitude à Messieurs Jean-Marie Dubois et Pierre Archambault,
Directeurs, pour m’avoir accueilli au sein de leur laboratoire.
Je suis infiniment reconnaissant envers messieurs Alain Hazotte, Professeur à l’Univer-
sité Paul Verlaine de Metz, Michel Rappaz, Professeur à l’Ecole Polytechnique Fédérale de
Lausanne, et Jacques Lacaze, Directeur de Recherche au CNRS, d’avoir accepté de rap-
porter mon travail. Je leur renouvelle mes plus sincères remerciements pour la qualité et
la rigueur avec laquelle ils ont examinés ce manuscrit, malgré un emploi du temps qui le
leur permettait difficilement.
Je ne sais comment exprimer ma reconnaissance à Messieurs Hervé Combeau et Do-
minique Daloz, Directeur et Co-Directeur de Thèse, sans qui ce travail n’aurait pu voir
le jour. C’est grâce à la qualité et à la convivialité de leur encadrement au cours de ces
quatre années de DEA et de doctorat que j’ai décidé de faire de la recherche mon métier.
La liberté qu’ils m’ont accordée et la confiance qu’ils m’ont témoignée est une chance et
un cadeau dont j’espère avoir été digne. Plus particulièrement, je remercie Monsieur Hervé
Combeau pour ses précieux enseignements et conseils, pour avoir partagé ses connaissances
avec moi et de ce fait, pour sa patience. Encore une fois, je remercie Monsieur Dominique
Daloz qui est pour moi un modèle et qui fut plus qu’un encadrant à bien des égards, et
dont je saurais me souvenir de l’amitié et du soutien qu’il m’a témoigné dans les moments
difficiles.
Je tiens également à adresser mes plus vifs remerciements à Monsieur Gérard Lesoult
pour m’avoir accueilli au sein du Groupe Thématique « Solidification », ainsi que pour
les enseignements dispensés au cours de la préparation du DEA et pour avoir partagé son
expérience au cours du doctorat.
Par ces remerciements, je ne saurais oublier les membres du GT2, en particulier Gé-
raldine Georges pour son soutien presque quotidien et Claude Bourgraff, qui m’a permis
d’apprendre davantage que je ne l’aurais souhaité.
J’adresse également toute ma gratitude et mon amitié à tous les membres du LSG2M,
je pense en particulier à David Bonina et Jean-Pierre Houin pour leur aide et pour la
convivialité de nos interactions, au staff administratif composé de Géraldine, Anne-Marie,
Laurence, Martine, Josette, Liliane et Robert. Les litres de café et les moments conviviaux
que nous avons partagé resteront inoubliables. Je ne saurais oublier les membres du CRITT
Metall 2T, Cédric et Michael pour leurs précieux conseils et leur bonne humeur. Je remercie
également Pascal Martin et Sylvain Weber, du LPM, pour leur aide et leur gentillesse.
Je remercie l’ensemble des thésards du LSG2M, LPM et LSGS qui ont croisés ma route
au cours de ces années, pour les agréables moments passés en leur compagnie, et pour la
convivialité qu’ils m’ont apporté au laboratoire et en dehors. Je pense en particulier à ma
« promotion », Olivier, Fabien, Raymond, Emile et Valentine.
Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet européen « Intermetallic Materials
Processing in Relation to Earth and Space Solidification », auquel je suis heureux d’avoir