Various X-ray diffraction investigations to study the oxidation mechanism of yttrium implanted chromium at elevate temperatures

Abstract
Attention is paid on the role played by yttrium implantation on the isothermal oxidation behaviour of pure chromium at high temperature. Chromium specimens were oxidized in synthetic air at 800, 900 and 1000  C. Many techniques such as Thermogravimetry, Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) and in situ XRD were used to characterise the oxide scale formed on chromium-implanted specimens. We have shown that the presence of yttrium limits the nitrogen diffusion through the scale into the metallic matrix. Thus the formation of chromium nitrides is reduced and a better scale adherence is observed. Implanted yttrium has a beneficial effect on the chromium oxidation up to 900 C. We have shown, by in situ XRD, that it is related to the presence of the yttrium mixed oxide YCrO ₃ in the scale at high temperature.

Résumé
Cette étude porte sur l'oxydation du chrome pur dans l'air synthétique à 800, 900 et 1000  C. Plusieurs techniques, telles que l'analyse thermogravimétrique (ATG), la microscopie électronique à balayage (MEB) et la diffraction des rayons X (DRX) in situ, ont été employées pour caractériser les couches d'oxyde formées sur le chrome implanté à l'yttrium. Nous avons pu montrer que la présence de l'yttrium limite la diffusion de l'azote au travers de la couche d'oxyde et dans la matrice métallique sous-jacente. Ainsi, la formation des nitrures de chrome est plus faible et une meilleure adhérence de la couche d'oxyde est observée. L'yttrium implanté montre un effet bénéfique sur l'oxydation du chrome jusqu'à une temperature de 900 C. Nous avons pu montrer par diffraction des rayons X in situ que ce phénomène est lié à la présence de l'oxyde mixte YCrO ₃ dans la couche formée à haute température.