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Theses

Evolution des propriétés mécaniques des verres silicatés: impact de la composition chimique et des irradiations

Résumé : Cette thèse vise à caractériser et à comprendre: (1) comment la composition chimique d'un verre change sa dureté, sa résistance à rupture et son comportement en corrosion sous contrainte (SCC), et (2) comment les irradiations affectent à l'échelle structurales ses propriétés. Cette étude s'inscrit dans le contexte du stockage des déchets issus de l'industrie nucléaire, actuellement confinés dans des matrices vitreuses borosilicatés et pour lesquelles il est primordial d'assurer l'intégrité. Nous avons sélectionné ici huit verres modèles simplifiés, contenant uniquement 3 oxydes (SiO2-B2O3-Na2O (SBN) suivant des proportions modulables, et nous en avons caractérisé les duretés, ténacités et comportements en SCC avant et après irradiation. L'étude des huit verres sains SBN permet de déterminer le rôle de la composition chimique sur les propriétés structurales et mécaniques. Nous avons ainsi montré que la teneur en sodium était le paramètre de composition chimique le plus important pilotant le comportement mécanique du verre : au fur et à mesure que celle-ci augmente, la plasticité du verre augmente. Le verre « s'écoule » plus facilement sous sollicitations mécaniques, entraînant une diminution de la dureté et de la ténacité. Au niveau de la corrosion sous contrainte, la présence de sodium induit un phénomène d'écrantage à la pointe de la fissure qui provoque un décalage de la limite de fatigue statique vers des valeurs plus élevées. Quatre verres des huit compositions ont été irradiés pour étudier l'impact d'irradiation élastiques (électroniques)/inélastiques (ioniques) sur la tenue mécanique des verres. Là encore, la teneur en sodium joue un rôle clé en empêchant les évolutions des propriétés mécaniques et du processus de corrosion sous contrainte sous irradiation aux électrons. Les irradiations aux ions légers et lourds ont permis de démontrer que les évolutions structurales et mécaniques sont gouvernées par des processus élastiques qui entraînent à une diminution de la dureté. Enfin il est apparu que les modifications provoquées par les processus inélastiques lors des irradiations aux ions hélium ne sont pas équivalentes à celles engendrées par les irradiations aux électrons.
Document type :
Theses
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https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01093014
Contributor : Marina Barlet <>
Submitted on : Tuesday, December 9, 2014 - 11:20:38 PM
Last modification on : Thursday, March 5, 2020 - 6:15:28 PM
Document(s) archivé(s) le : Tuesday, March 10, 2015 - 12:30:35 PM

Identifiers

  • HAL Id : tel-01093014, version 1

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Citation

Marina Barlet. Evolution des propriétés mécaniques des verres silicatés: impact de la composition chimique et des irradiations. Physique [physics]. Ecole Doctorale Polytechnique, 2014. Français. ⟨tel-01093014⟩

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