Etude du fluage de réfractaires électrofondus du système alumine-zircone-silice

This study has been carried out owing to the French research program PROMETHEREF, which aims to improve the knowledge of thermal and mechanical properties of industrial refractories at high temperature. The work is focussed on the study of two fused cast refractory: an alumina-zirconia-silica product (AZS) and a very high zirconia content product (HZ), produced by Saint-Gobain for the glass manufacturing industry. The aim of this thesis is to characterize and to propose constitutive equations defining the creep behaviour of these materials to be able to model their annealing during their manufacture. In order to identify the mechanical behaviour law from uniform stress states, high temperature compression and tension jigs have been especially developed and extensively used at Materials Centre. The modular concept allows to pass through a solicitation mode to the other only by the changing of loading system. Its originality comes from the tension system where the use of an inversed loading allows to avoid specimen fixing system. Thanks to this device, we built an experimental trial base of athermal and isothermal test to find the mechanisms of deformation and model the mechanical behaviour of these materials. These attempts reveal an asymmetrical behaviour in tension and in compression with, especially, an atypical creep behaviour of HZ material. A first approach of the creep law was tempted from an asymmetrical law with kinematic hardening. This approach turned out little decisive obliging us to reformulate it, not taking into account any more the asymmetry. So, the parameters of tension were identified for the material THTZ. The different simulation confirmed the presence of an asymmetry of behaviour, as well as the importance of the thermal history of materials on the mechanical behaviour.Cette thèse s'inscrit dans le cadre du réseau PROMETHEREF, dont le but est d'améliorer les connaissances sur le comportement thermomécanique de réfractaires industriels. Elle s'axe sur l'étude de réfractaires électrofondus : un produit Alumine – Zircone – Silice (AZS) et un matériau à Très Haute Teneur en Zircone (THTZ), matériaux essentiellement utilisés dans la construction des fours verriers. L'objectif de cette étude est de caractériser et de proposer des équations constitutives définissant le comportement en fluage de ces matériaux afin de pouvoir par la suite modéliser leur refroidissement lors de leur fabrication. Dans ce but, différents moyens d'essais mécaniques (flexion, compression, traction) à haute température ont été développés et exploités. On peut notamment citer le développement de dispositif de traction/compression. De conception modulaire, il permet de passer d'un mode de sollicitation à un autre par simple changement de la ligne de chargement et d'atteindre des températures de 1600°C. Son originalité vient principalement de la traction où l'utilisation d'un système de chargement inversé permet d'éliminer toute fixation mécanique de l'éprouvette. Grâce à ce dispositif, nous avons construit une base expérimentale d'essais de fluage anisotherme et isotherme, afin d'appréhender les mécanismes de déformation et de modéliser le comportement mécanique de ces réfractaires. Ces essais ont notamment révélé un comportement dissymétrique en traction et en compression avec, notamment, un comportement en fluage du matériau THTZ atypique. Une première approche de la loi de comportement a été tentée à partir d'une loi dissymétrique à écrouissage cinématique. Cette approche s'est avérée peu concluante nous obligeant à la reformuler, et notamment à ne plus prendre en compte la dissymétrie. Ainsi, les paramètres de traction ont été identifiés pour le matériau THTZ. Les diverses simulations d'essais réalisés ont confirmé la présence d'une dissymétrie de comportement, ainsi que l'importance de l'histoire thermique des matériaux sur le comportement mécanique