Diffusion dans les couches d'oxyde en cours de croissance

(Reçu le 23 janvier 1995, révisé le 26 avril 1995, accepté le 6 juin 1995)

Abstract
Though the growth of oxide scales on metallic substrates can be limited by many processes, which are described in a first part, it is possible to analyse the parabolic growth laws by diffusionnal processes. Such an analysis needs diffusion data in oxides, preferentially obtained on oxide scales. In order to obtain an available analysis of the diffusionnal phenomena in polycrystals or oxide scales, it is necessary, at first, to consider that the first part of the penetration profiles corresponds to an apparent diffusion and the second part to intergranular diffusion. The apparent diffusion coefficient must be taken into account for the calculation of the oxidation constant. Secondly, the roughness of the oxide scale surface must be evaluated and it induces a modification of the f value, fraction of sites associated with the grain boundaries, compared to the traditionnal value taken for smooth surfaces. These two points have been considered in the diffusionnal study in Cr ₂O ₃ scales presented in this paper. Finally, the compilation of the results indicate that the microstructure and the microchemistry of grain boundaries must differ in massive polycrystals and in scales.

Résumé
Bien que la croissance de couches d'oxyde sur des substrats métalliques à haute température mette en jeu de nombreux processus compétitifs, décrits dans une première partie, il est possible d'analyser les lois de croissance paraboliques par des processus diffusionnels. Cette analyse nécessite des données de diffusion sur les oxydes en question, et de préférence directement sur couches d'oxyde. Une analyse correcte des phénomènes diffusionnels dans les couches d'oxyde ou les polycristaux nécessite en premier lieu de considérer que le premier domaine des profils de pénétration correspond à une diffusion apparente et le second est relatif à la diffusion intergranulaire. C'est le coefficient de diffusion apparente qui doit être pris en compte pour calculer la constante d'oxydation. En second lieu, il faut prendre en considération la rugosité de la couche, ce qui entraîne une modification de la valeur de f, fraction de sites associés aux joints de grains, par rapport à la valeur traditionnellement prise. C'est ce qui a été fait dans l'étude de diffusion sur couches de Cr ₂O ₃ présentée dans cet article. Enfin, l'ensemble des résultats compilés montre que la microstructure et la microchimie des joints doit être différente dans les polycristaux et dans les couches.