Corrosion par les gaz à haute température des métaux et alliages réfractaires

De nombreux secteurs de l'activité humaine mettent en jeu des techniques et des dispositifs qui nécessitent l'utilisation de matériaux sophistiqués pouvant supporter des conditions extrêmes aussi bien pour ce qui regarde leur durabilité, leur tenue mécanique que pour leur température d'usage. En effet, pour des raisons tenant à l'augmentation des rendements thermiques par exemple, ou bien à la limitation des pollutions, il y a lieu de sélectionner des matériaux pouvant supporter de hautes températures, de manière continue ou non, pendant des durées plus ou moins longues, mais chaque fois déterminantes pour le succès des opérations en cause.

On peut citer à cet égard la nécessité d'augmenter, autant que faire se peut, la température maximale de fonctionnement des moteurs d'avions. Le principe de Carnot stipule, en effet, que le rendement d'un moteur thermique est d'autant plus élevé que la différence entre la température de la source chaude et celle de la source froide est importante. La mise au point de matériaux pouvant répondre à cet impératif a fait l'objet depuis une cinquantaine d'années de très nombreux travaux de recherche et de développement couronnés de réels succès. Ainsi, on a vu la température des moteurs d'avions passer de 650-750 ^oC, vers la fin de la Seconde Guerre mondiale, à 1 250-1 350 ^oC (ou plus…) pour les parties chaudes des turboréacteurs actuels… Cela représente un gain moyen d'environ 10 ^oC par an !… Résultat absolument remarquable.

De telles températures élevées et alternées d'utilisation doivent être atteintes et maintenues pour des durées pouvant aller de quelques heures pour les avions de chasse, jusqu'à quelques dizaines d'heures dans le cas des avions long-courriers d'aujourd'hui. Les cycles thermiques doivent être, en outre, répétés un grand nombre de fois pendant la durée de vie du moteur de l'avion.

Cet impératif d'augmentation des rendements thermodynamiques, qui demeure un objectif permanent, peut cependant être appliqué dans des conditions d'usage fort différentes. Ainsi, on peut avoir affaire à d'énormes moteurs tels que les turbines terrestres de production d'énergie, aux très longues durées d'utilisation, mais en conditions quasi isothermes… ou, au contraire, à des moteurs de tailles réduites qui, eux, doivent être très fiables pendant des durées assez courtes (de quelques dizaines de secondes à quelques dizaines de minutes), comme dans le cas des chambres de combustion d'ergols, avec des mélanges de gaz oxygène/hydrogène, pour les moteurs Vulcain et Vinci assurant la propulsion des fusées Ariane, par exemple.

En dehors des cas précédents relatifs aux moteurs thermiques, nombreux sont les domaines d'activités industrielles qui impliquent l'utilisation de matériaux devant supporter de hautes températures. II s'agit, par exemple, des outils de mise en forme des métaux et alliages (par forgeage, estampage, extrusion, tréfilage, laminage…), ou bien ceux nécessaires aux installations de traitements thermiques (résistances électriques des fours). De hautes températures sont aussi requises dans les procédés qu'on peut rencontrer dans diverses industries comme celles des ciments, des verres et des céramiques, ou bien celle de l'incinération des ordures et déchets ménagers ou industriels, et pour la combustion ou la transformation du charbon (gazéification, liquéfaction).