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Etude des alliages ferreux anciens : élaboration, utilisation, altération.
 
Vendredi 30/06/2006, 14h00

Les matériaux ferreux anciens sont des alliages de structure et de composition hétérogènes à plusieurs échelles. Ainsi, que ce soit pour l’étude des procédés d’élaboration anciens qui ont été à l’origine de leur obtention ou pour celle de leur altération sous l’effet de la corrosion il convient de mettre en œuvre des techniques de caractérisation adaptées à cette échelle et ce du micromètre au millimètre.

Ce travail d’habilitation fait le bilan de nos recherches dédiées à deux grandes thématiques :

  • L’étude des chaînes opératoires anciennes et de leur évolution historique
  • L’étude de la corrosion à très long terme des alliages ferreux archéologiques.

Pour le premier thème nous montrons que l’étude des alliages anciens et plus particulièrement des inclusions non métalliques qu’il contiennent (impuretés apparues tout au long de la chaîne opératoire) à l’aide de la science des matériaux et de techniques permettant d’atteindre la composition et la structure de ces inclusions, permettent d’obtenir des informations complémentaires de celles apportées par l’archéologie et l’histoire. Il est possible de mieux cerner les hétérogénéités au sein d’un objet, de distinguer l’homogénéité ou l’hétérogénéité d’un corpus d’objets et enfin, de pister la nature du procédé de réduction (filière directe et indirecte). C’est la combinaison des techniques analytiques allant jusqu’à l’utilisation de microfaisceaux synchrotron qui permet de poser les hypothèses métallurgiques et de comprendre le comportement des systèmes. En revanche c’est l’utilisation de techniques plus usuelles et flexibles telles que la spectrométrie X dispersive en Energie qui permettent d’atteindre un nombre statistiquement représentatif d’objets analysés, de vérifier ces hypothèses et de contribuer à éclairer les grandes problématiques de l’histoire des techniques, telles que l’emploi des alliages ferreux dans les grand monuments du Moyen Age ou la diffusion du procédé indirect.

Le second thème, lié à la compréhension de mécanismes pour modéliser la corrosion à très long terme des alliages ferreux comporte deux domaines d’application. Le premier concerne la conservation et la restauration des objets archéologiques. Le second est lié au dimensionnement des concepts de stockage et d’entreposage des déchets sur de très longues durées. Dans cette optique, l’utilisation d’un conteneur en acier au sein d’une multibarrière complexe est envisagée. Dans ce cadre, ce conteneur sera amené à subir la corrosion sur de très grandes durées et il convient d’en prévoir phénoménologiquement les mécanismes. Les milieux concernés sont l’atmosphère et les bétons armés pour l’entreposage ainsi que l’argile pour le stockage profond. Les seuls systèmes ayant vu des durées de corrosion aussi longues et dont le comportement peut être comparé à ce que propose la modélisation sont les objets archéologiques si tant est qu’ils se sont corrodés dans des environnements comparables. Nous montrerons comment ces objets, constitués en analogues, sont passé dans les programmes de recherches nationaux, du rôle de « retour d’expériences » à celui de véritables objets de tests afin d’une part de fournir des paramètres physico-chimiques inatteignables autrement pour la modélisation, d’autre part, de valider les mécanismes proposés et la démarche méthodologique adoptée pour la prévision à très long terme. Ici encore, l’emploi de techniques microfaiceau permettant de sonder la composition et la structure, mais également de détecter certains rapports isotopiques à l’échelle du micromètre ont servi de base fondamentale à notre approche.


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