Mesures de la ségrégation du niobium dans un lingot d’alliage U-Nb₆

Niobium segregations measurements in a U-Nb₆ alloy ingot

Résumé

Les alliages uranium-niobium à 6 % présentent la particularité d’une forte ségrégation en niobium après une élaboration par fonderie en gravité à cause du large intervalle de solidification. Cette ségrégation est accentuée du fait de l’obligation d’imposer un gradient en température dans la lingotière pour limiter au strict minimum les phénomènes de retassure. Un lingot cylindrique a été élaboré dans un four sous vide avec une tenei de 6 % en niobium dans la composition de la charge. Une instrumentation constituée de thermocouples localisés régulièrement dans le lingot a permis de suivre l’évolution thermique au cours du temps. Après solidification, une expertis de ce lingot a été réalisée en prélevant une plaque au milieu du lingot afin de mesurer les concentrations en niobium d’une part, et faire des observations métallographiques d’autre part. Les analyses chimiques ont été réalisées par fluorescence X après un étalonnage à l’aide d’échantillons connus. Des variations entre 3,5 et 8 % de niobium ont été observées suivant la position dans le lingot, avec une tolérance sur les valeurs de ± 0,2 %. On note un appauvrissement e niobium le long de l’axe sur les deux tiers inférieurs du lingot : cette zone qui est très fine vers le bas du lingot s’élargit à mi-hauteur et disparaît ensuite dans le tiers supérieur. Dans le haut du lingot, on a au contraire un enrichissement en niobium. Une analyse de ces mesures en fonction du mode de solidification est proposée.