Étude des mécanismes réactionnels de la réduction carbothermique du dioxyde d’hafnium
Résumé
Considérés comme des céramiques ultra-réfractaires, les carbures des métaux de transition du groupe IVb peuvent être utilisés sous de sévères conditions de pression et de température. Ces céramiques constituent à l’heure actuelle, une alternative envisageable aux matériaux à base de carbure de silicium dans le cadre des réacteurs de génération IV.
L’incorporation d’oxygène au sein du réseau CFC du carbure permet de diminuer les températures de densification, autorisant l’emploi de méthodes conventionnelles de frittage. L’intérêt de ces oxycarbures pour applications nucléaires réside dans la bonne stabilité chimique vis-à-vis d’un combustible oxyde de type (U,Pu)O2-x. Par voie de conséquence, l’étude des diagrammes de phases ternaires Ti-C-O, Zr-C-O et Hf-C-O s’avère être d’une aide précieuse pour la modélisation de systèmes plus complexes.
Cette étude se focalise, par une approche à l’échelle locale, sur les mécanismes réactionnels (Figure 1) de la réduction carbothermique du dioxyde d’hafnium (MET, DRX, affinements de paramètre de maille). En effet, cette voie de synthèse permet d’obtenir de façon reproductible des lots de poudre en quantités conséquentes. Par cette approche, il est possible de comparer ces mécanismes avec ceux mis en évidence dans une précédente étude centrée sur la réduction carbothermique de la zircone, composé iso-structural du dioxyde d’hafnium [1]. Par ailleurs, ce travail a également permis d’approcher le domaine de stabilité de la phase d’oxycarbure d’hafnium HfCxOy.
[1] J. David, M. Gendre, A. Maître, G.Trolliard, J. Eur. Ceram. Soc., 2013, 33, 165–179.