Résumé :
La quête de matériaux alternatifs pour remplacer l'acier inoxydable conventionnel dans les applications marines a récemment gagné en importance. Parmi les candidats émergents, les alliages amorphes à base de fer à faible teneur en chrome ont montré un grand potentiel, bien qu'ils nécessitent une compréhension plus approfondie de leur comportement. Cette recherche étudie l'effet de la dévitrification sur la corrosion et les propriétés mécaniques de deux compositions amorphes pseudo-entropiques novatrices à base de FeCrMoNbB et FeCrMoNiB, ainsi que leur comportement lorsqu'ils sont appliqués en tant que revêtements, mettant en lumière le rôle critique de la caractérisation du film passif.
Dans la première étape, des rubans préparés par refusion ont été soumis à un recuit dans une atmosphère protectrice d'argon pour simuler la cristallisation. Des tests de corrosion ont été réalisés dans une cellule à trois électrodes, révélant la sensibilité des propriétés de corrosion au processus de dévitrification, en particulier pour la composition FeCrMoNbB aux premiers stades de cristallisation. Les deux compositions présentaient d'excellentes propriétés de corrosion à l'état amorphe, avec un plateau de passivation s'étendant sur plus de 800 mV par rapport à l'OCP. Les données de Spectroscopie d'Impédance Électrochimique (EIS) ont été validées par le logiciel du modèle de mesure, et le modèle de Loi de Puissance a été appliqué pour interpréter les diagrammes, permettant le calcul de la résistivité à l'interface métal/film (ρ0) pour les deux alliages. La valeur de ρ0 était plus élevée pour l'alliage contenant du Nb, de l'ordre de 1013 Ωcm2. La spectroscopie photoélectronique des rayons X a été utilisée pour l'étude du film passif, et la couche passive compacte composée de Cr, Nb et Mo a été liée à la meilleure résistance à la corrosion de l'alliage contenant du Nb par rapport à celui contenant du Ni.
Le comportement d'érosion-corrosion a été évalué en utilisant un disque des deux compositions généré à partir du processus de formage par pulvérisation de précurseurs commerciaux. Malgré des défauts de surface tels que des pores inhérents et des fissures résultant du processus d'application du revêtement, les deux revêtements présentaient une dureté supérieure de plus de trois fois à celle des aciers inoxydables conventionnellement utilisés. Le comportement d'érosion-corrosion des échantillons semblait être significativement influencé à la fois par la porosité et l'oxydation des particules. D'un point de vue électrochimique, tel que déterminé par des mesures de Potentiel de Circuit Ouvert (OCP), il était impossible de différencier entre les deux échantillons analysés.
Dans une étape ultérieure, des revêtements ont été appliqués à l'aide de la technique de pulvérisation magnétron à courant continu, créant deux films minces amorphes compacts avec une grande dureté. Les résultats des revêtements étaient comparables à ceux obtenus à partir des échantillons de ruban. L'analyse du film passif via l'EIS et la Spectroscopie Photoélectronique des Rayons X (XPS) a permis de caractériser les films passifs décrits par le modèle Young pour l'alliage contenant du Nb et le modèle de Loi de Puissance pour l'alliage contenant du Ni. Les piqûres étaient absentes dans le cas du revêtement contenant du Nb, qui présentait des propriétés nettement supérieures par rapport au substrat.
Cette enquête complète sur ces alliages à base de fer offre des informations précieuses sur leur potentiel pour les applications marines et industrielles, en abordant les défis de corrosion et d'érosion-corrosion. Ces matériaux ont démontré des performances exceptionnelles et une résistance à la corrosion, ce qui les positionne comme des alternatives viables aux aciers inoxydables conventionnels dans des conditions de fonctionnement difficiles.