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Soutenances

10 décembre 2010. thèse C. HONVAULT (Dir. P. Chamelot)

Etude de la dégradation de nouveaux matériaux pour l’industrie de l’aluminium

Résumé
La production d’aluminium, par le procédé d’électrolyse Hall-Héroult, engendre un dégagement important de dioxyde de carbone et une consommation des anodes, en graphite. L’industrie de l’aluminium est à la recherche de nouveaux matériaux d’anodes, dits inertes, qui permettraient de remplacer le dégagement de dioxyde de carbone par celui de l’oxygène et dont la durée de vie serait de quelques années.

Le matériau d’anode étudié est de type cermet (céramique-métal). Il se compose d’un alliage cuivre-nickel, et de deux phases oxydes, une ferrite de nickel et un oxyde de nickel. Le but de l’étude est de déterminer les mécanismes de dégradation de ce matériau, sous atmosphère gazeuse oxydante, puis en condition d’électrolyse.

L’étude expérimentale de l’oxydation, sous mélange He/O2, a été réalisée par thermogravimétrie et a mis en évidence les phénomènes de diffusion. L’évolution structurale de l’échantillon a ensuite été caractérisée par des techniques de microscopie électronique et d’analyse d’images. Un modèle cinétique d’oxydation de ce matériau a ainsi été établi et permet d’évaluer son comportement à long terme.

L’étude électrochimique a été menée en adaptant la méthodologie développée au cours de l’étude en phase gazeuse. Celle-là est complétée par des caractérisations chimiques au moyen de microsonde électronique et NanoSIMS. Les mécanismes de dégradation du cermet en condition d’électrolyse ont ainsi été déterminés et ont permis de proposer des voies d’amélioration, en vue d’un matériau futur.

Mots-Clés
Cermet, Electrolyse de l’aluminium, Anode inerte, Oxydation

Composition du Jury

  • Jacques FOULETIER, Professeur à l’Université Joseph Fourier, Grenoble
  • Yves WOUTERS, Professeur à l’Université Joseph Fourier, Grenoble
  • Sylvie Bouvet, Ingénieur Rio Tinto Alcan, Centre de Recherche de Voreppe, Voreppe
  • Pierre Chamelot, Professeur à l’Université Paul Sabatier, Toulouse
  • Michèle Pijolat, Professeur à l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, Saint-Etienne
  • Philippe Tailhades, Directeur de Recherche au CIRIMAT, Toulouse

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