La méthode CALPHAD : principe, outils et possibilités

Transcription

1 Déprtement CPS Equpe 6 Surfce et Interfce : Réctvté Chmque des Mtéru L méthode CALPHAD : prncpe, outls et possbltés Ncols DAVID Jen-Mrc FIORANI Mchel VILASI Insttut Jen Lmour UMR 798 Unversté de Lorrne - Nncy

2 Pln de l eposé Prncpe de l méthode CALPHAD Eemples d pplcton Système bnre : Pb-Sn Etenson u systèmes ternres : V-Cr-S Conclusons

3 Prncpe de l méthode CALPHAD Etude d un système multconsttué? Nombre de consttunts > Jusqu à 99 4 éléments quternre 4 ternres 6 bnres Depus 99 Etude epérmentle Temps éléments ternre bnres éléments bnre Modélston pr clcul Temps

4 Prncpe de l méthode CALPHAD Anlyse structurle Modèles thermodynmques à coeffcents justbles Données epérmentles Optmston Bnque Mse en cohérence des données pr mnmston de l écrt qudrtque Resttuton Prédctf Dm Equlbres entre phses rndeurs Thermodynmques µ, H Cp, α 4

5 Obtenton de données Données Dgrmme de phses rndeurs Thermodynmques ATD TMA Résstvté DRX Métllogrphe MEB/EPMA Couples de dffuson Clormétre H mél H form H trns Cp Isotherme (SDHT) Ansotherme (DSC) Ab-nto Equlbre en phse vpeur P µ RT ln Mesure des pressons de vpeur Effuson de Knudsen Potentométre E µ - n F E RT ln 5

6 Modèles thermodynmques - soluton désordonnée bnre ref d e ref φ d RT ln( ) e j, j ( Développement polynôml de Redlch-Kster L j ) Prmètres d ntercton bnre L, j, j b, j T Coeffcents à optmser 6

7 Eemple d pplcton : système Pb-Sn FCC BCT Données dgrmmtques Idél Idél Données thermodynmques 7

8 Eemple d pplcton : système Pb-Sn ref d e ref φ d RT ln( ) e j L, j ( j ) Prmètres d ntercton bnre L, j, j b, j T 8

9 Eemple d pplcton : système Pb-Sn FCC b b FCC FCC BCT BCT Idél Idél Idél 9

10 Eemple d pplcton : système Pb-Sn FCC BCT b b FCC FCC BCT 5,6 45 Idél Idél Idél

11 Eemple d pplcton : système Pb-Sn Soluton FCC BCT b b FCC FCC BCT 5, ,6 555 Idél Idél Idél

12 Modèles thermodynmques - soluton désordonnée ternre e (X, X ) (X, X ) e e (X, X ) (,, ) [ (X, X ), (X, X ), (X, X )] (,, ) f Estmton ternre (,,) 4, ( ) ( ) ( 4, ) ( ) Muggnu ( 4, ) ( )

13 Modèles thermodynmques - soluton désordonnée ternre Formlsme de Redlch-Kster Muggnu e L, ( L, ( ) L, ( ) ) L,, ( L L L ),,,,,, ou Prmètres d ntercton ternre L, j,k c, j,k b, j, k T Prmètres d ntercton bnre L, j, j b, j T Coeffcents à optmser

14 Eemple d pplcton : llges de vndum Mse u pont de revêtements protecteurs pour le gnge du combustble nuclére en llge de vndum V4Cr4T destné u RNR-N Thèse N. CHAIA 4

15 Eemple d pplcton : llges de vndum - contete Développement de revêtements protecteurs contre l oydton de type CrS Optmston du dépôt pr l connssnce des ctvtés des dfférentes espèces Etude du système V-Cr-T-S Sous-systèmes V-Cr-T V-Cr-S V-T-S Cr-T-S Cr-S Cr-T T-S T-V V-Cr V-S 5

16 Eemple d pplcton : llges de vndum - bblogrphe Cr-T-V C T-S-V 8 C Cr-T-S C hosh JPE Enomoto JPE 99 Du Schuster ScndnvnJMetll Etude du système V-Cr-S 6

17 Eemple d pplcton : llges de vndum - bblogrphe Cr-S V-S V-Cr Vllel Zhng et l. 9 hosh 7

18 Eemple d pplcton : llges de vndum - bblogrphe Cr-S V-S Phses somorphes CrS VS (Cr,S,V)S Cr 5 S V 5 S Cr S V S (Cr,V) 5 S (Cr,S,V) S Bnque de données Créton d une bnque ternre à prtr des tros sous-systèmes 8

19 Eemple d pplcton : llges de vndum clcul prédctf Phses somorphes.87 S (S) (S) CrS.6 (Cr,V)S.5.4. (Cr,V) 5 S (S) V 6 S 5 Clcul prédctf à prtr des bordures bnres CrS VS (Cr,S,V)S Cr 5 S V 5 S Cr S V S (Cr,V) 5 S (Cr,S,V) S Cr (Cr,V) (V) (Cr,V) S (V) V Bnque de données Secton à C 9

20 Eemple d pplcton : llges de vndum données epérmentles Recuts C crctérstons Solutons soldes (Cr,V) S y confrmées Solublté ternre à S constnt CrS et V 6 S 5 Phse ternre (Cr,V) S 8

21 Eemple d pplcton : llges de vndum données epérmentles Clcul prédctf à prtr des bordures bnres As-cst crctérstons (IJL) nterpréttons (DEMAR).87 S (S) Nppe lqudus (S) (Cr,V)S (Cr,V)S V 6 S 5.6 (S) (Cr,V) 5 S.7. (Cr,V) S Cr (Cr,V) (V) (V) V

22 Eemple d pplcton : llges de vndum cho des modèles Phses ntermédres Modèle des sous-réseu Solutons soldes (Cr,V) S y confrmées Phses à S constnt CrS et V 6 S 5 (Cr,V) S 8 (Cr,V)S (Cr,V) 6 S 5 (Cr,V) S 8 ref ( Cr, V ) S ( Cr, V ) S L V:S Cr, V:S ref ( Cr:S Cr, V ) 6 S5 ( Cr, V ) 6 S5 LCr, V:S ref ( Cr, V ) S8 ( Cr, V ) S8 L Cr:S Cr, V:S ref ( Cr, V V:S ) S 8 Phse lqude lqude LCr,S,V

23 Eemple d pplcton : llges de vndum optmston Résultt de l modélston.87 S.87 SI (S) (Cr,V)S.69.8 (S) (S) (Cr,V).7 S 8 (Cr,V)S.6.5 (Cr,V) 6 S 5 (SI) (Cr,V)S.6 (SI).5 (Cr,V)S (Cr,V) 6 S (Cr,V) 5 S.6. (Cr,V) 5 S Cr (Cr,V) (Cr,V) S (V) (V) V CR (Cr,V) S (Cr,V) (V) (V) V Secton à C Nppe lqudus

24 Conclusons - Méthode Clphd permet l descrpton de systèmes multconsttués à prtr d un mnmum de données epérmentles - dgrmmtques - thermodynmques - L bse de données permet l ccès à des grndeurs non mesurées - L bse de données permet l etrpolton à des systèmes d ordre supéreur L fblté du clcul dépend de l qulté de bse de données de son estence 4

25 Conclusons - Dfférents logcels thermodynmques dsponbles sur le mrché : Thermoclc Fctsge Pndt - Des bses de données commercles sont uss dsponbles Bse Fe, Bse Al Bse N, Bse T Oydes Sels 5