Brevet FR2231764A1 — publié le 19741227

Dans l'industrie nucléaire, on sait qu'on utilise couramment du bore, un corps à base de bors, comme le carbure de bore B4C. Cas corps sont susceptibles de servir àabsorber des neutrons résultant notamment d'une réaction en chaine dans un réacteur nucléaire. On sait également qu'un isotope du bore, le bore O, très absorbant pour les neutrons, se transforme en lithium 7 et en belium, tres transparents our ces neutron. Il en résulte que le bore naturel contenant environ 18,8@ de bore 10, ou le bore enrichi en cet isotope ont parfois été ajoutés comme "poison consommable" dans des combustibles nucléaires, afin d'assurer une régularisation de réactivite de ces combustibles du rant les @@@@@ dans des réacteurs nucléaires. @@@@@ @@@@@@, il est avantageux d'incorporer le @@@@@ @@@@ @@@@ à @@@ @@@ @@@ métallique, afin d'@terir @ pr@@@ @ll@ @ @@@@@ @@es a fabriquer @ @ @@ger @ @@@ @@@ @@ les @@@@ @@@ @@@@ @@ @@@@ @@@ @@@ @@ @@@@ @@@@ @@ @@@ @ @@@@, @@@@@@ le fabrication @@@@@ @ @@ @ @@ @@@@ @ @@@ @ur@ @ @ @@@@@alli@@@ @@ @ @ @@@@@ coule @@@ c@@@@r @@ li@@@@, foutafois, @@@@@@. @ @ @@@ été c@@t@, @@ @@@ p@@ une t@@@@@ homa@g@@een rare @@ @@ @@ tene est fal@@@ @@, @@ égale @%@@@@, dans le @@ de @ . Enfin, il @'s@@@@@ @@@ ton @@@ f@@@@ @@@@@@@ à pa@@ir @@lin@ à produ @@ métalling@@es @@ forme prédéterminér @@ @r@@ @@ @@venti@@ permet @@ remédier à ses inconvénients. @lla @ @ jet un procédé de fabrication pour produits métallurgiques borés @@ter@@t du bore ou un corps à base de bore, et une matiére mé tallique @@ procédé est essentiallement caractérisé en se que la matié re métallique et le corps à base de bore sont à l'etat de poudres, ces poudres @@@@ mélangées, pressées et frittées afin d'obtenir un bloc présentant deux faces jointes selon une surface latérale. La teneur en bore peut, en conséquence, être aussi élevée qu'il est nécessaire, tout en restant homogène. De plus, il%des produits métallurgiques de forme prédéterminée. est facile d'obtenir des produits métallurgiques de forme prédéterminée. Comme corps à base de bore, on a déjà vu qu'on pouvait utiliser le bore naturel, le bore enrichi en isotope B10, ou le carbure de bore B4C dans ces differentes teneurs isotopiques, La matlere métallique pent etr- constituée par de l'aluminium, par exemple de symbole A5 normalisé, ou par des alliages de symboles également normalisée, où G, S, U, désignant respectivement le magnésium, le silicium, le cuivre, et ceci également dans la qualité standard ou "Nucléaire Eau notée NE, tels que: AG1NE, AG2NE, AG3NE, ASC, AU4C, etc .... L'invention n'est toutefois pas limi tée à l'aluminium et à ses alliages, on peut aussi utiliser des aciers inoxydables austénitiques ou ferritiques, ces derniers contenant du chrome et des éléments d'additions variés : silicium, cuivre, niobium, tantale, molybdène etc ...Parmi les aciers inoxydables austénitiques, on peut citer les aciers appartenant aux types dits "AISI 304, 316 et 316L", selon une norme américaine et aux types dits "Z6CN 1810, Z6CND 1812 et Z3CND 1812", selon une norme française "AFNOR". Le présente invention couvre également un procédé consistant à laminer le bloc sur ses faces, ce bloc étant simultanément soumis à des pressions sur au moins une partie be sa surface latérale. A et effet, le bloc peut être introduit dans un châssis, et étant éventuellement entièrement fermé au moyen de couvercle. Dans deux cas, la teneur en bore se trouve limitée, pour éviter de faire écla ter le bloc lorsqu'il est laminé. Dans le premier cas, cette teneur est limitée à 15%, la matière métallique utilisée étant de l'aluminium ou un alliage d'aluminium. Dans le deuxième cas, la teneur en bore est limitée à 30%, lorsque la matière métallique utilisée est encore constituée par de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, et à 7%, lorsque la matière métallique est constituée par un acier inoxydable, Enfin, la présente invention couvre les produits métallurgiques paré laminés qui présentent un aspect caractéristique. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va maintenant décrire trois exemples relatifs à l'invention: L'exemple 1 est relatif à une pièce dite "plaque de rive: - L'exemple 2 est relatif à un tube en aluminium boré; et - L'exemple 3 est relatif à des plaquettes en un acier Inoxydable b b- EXEMPLE 1 On utilise une poudre d'alliage d'aluminium de qualité nucléaire, ons- tituée de grains de dimensions inférieures à 125 microns, et une poudre de bore naturel du commerce, de grains compris entre 25 et 63 microns; On pèse ensuite 1,50 gramme de bore à 0,01 gramme près, et 131,5 grammes d'alliage à 0,5 gramme près.Les poudres de bore et d'alliage sont alors mélangées pendant quatre heures, par exemple dans un mélangeur bicône, de manière à obtenir une poudre homogène. A partir de cette poudre homogène, ou réalise, à l'aide d'une presse, un bloc compact, sous une pression voisine de 50 kilogrammes par milimètre carré. Ce bloc comporte deux faces d'une longueur et d'une largeur respectivement égales à 200 et à 67,4 millimètres, et une surface latérale de hauteur égale à 4 milli mètres plus quelques dixièmes de millimètre , par exemple égale à 4,2 millimètres. La surface latérale est, en conséquence constituée par deux faces d'une longueur et d'nne hauteur respectivement étales à 200 et à 4,2 millimètres, et par deux faces d'une largeur et d'une hauteur respectivement égales à 67,4 et à 4,2 millimètres.On fait encuite subir au bloc un traitement de frittage partiel sous vide, durant 5 heures et à une température de 450 c. Par ailleurs, on prépare, au moyen d'opérations de laminage à chaud, puis à froid, quatre tôles en alliage "AG3NE". dont deux ont une épaisseur de 2 millimètres, les autres tôles ayant des épaisseurs respectives de 4 et de 10 millimètres. La tôle d'épaisseur 4 millimètres est poinçonnée de part en part, afin de servir de châssis, d'un trou de longueur et de largeur légèrement inférieures à 200 et à 67,4 millimètres. L'on vient alors emmancher à force dans ce trou le bloc précité, qui entre ainsi en contact, sur toute sa surface latérale, avec l'alliage "AG3NE". On couvre ensuite la tôle de 4 millimètres avec les deux tôles, de 2 millimètres servant de couvercle ces tôles étant ensuite soudées de manière à former un sandwich.La tôle de 10 millimètres est ensuite ajoutée, après des préparations de surface classiques, le sandwich présentant alors une épaisseur approximative de 18 millimètres. Le sandwich est ensuite laminé à chaud, en plusieurs pas r- e dans le sens de la longueur du bloc, jusqu'à une épaisseur de 8 millimètres. Un laminage à froid, suivi d'un décapage chimique. amène cette épaisseur à 4,75 millimètres. Il convient toutefois de noter que, dès la première passe, le bloc compact, aplat par le laminage à chaud. est soumis sur sa surface latérale, et particulièrement sur ses faces d'une longueur et d'une hauteur primitivement égales à 200 et à 4,2 millimètres, à des pressions exercées par la tôle d'épaisseur primitive 4 millimètres. Ces pressions empêchent le bloc de s'effriter ou d'étre broyé sous l'influen- ce des laminages à chaud et à froid. Après recuit pendant 2 heures à une température voisine de 4000 C, le sandwich est enfin découpé en produits flats de longueur, de 1argeur et d'épaisseur respectivement égales à 1394 - 82,4 et 4,75 millimètres. es produits plaits, après avoir été marqués, subi@sent un contrôle par ultrasons, afin de vérifier que le bloc, d'ailleurs réduit à l'état le plaque; adhère bien aux tôles de gainage en "AG3NE", un contrôle visuel afin de détecter des soufflures éventuelles résultant du recuit, un contrôle d'aspect et, éventuellement, un contrôle neutrographique. Des micrographies effectuées lorsque le sandwich a été découpé en produits plats mettent en évidence deux zcnes principales correspondant primitive- ment au bloc et sur tôlos de gainage d'épaisseur originello égale à 2 millimètres. Dans la zone centrale correspondant primitivement au bloc, on aperçoit des trainés de grains de boro ou d'emplacements de ces grains, lorsque le 1-ore a diffusé. Cette zone, et la zone correspondant primi tivement aux tôles de gaine, présentent aussi des grains métalliques d'orientations différentes. Pour utiliser les produits plats découpés, on ménage dans deux d'entre eux des rainures, de manière à y insérer des plaques combustibles, formant ainsi un élémentnucléaire pour réacteur, dont les produit plats mont "les plaques de rive". EXEMPLE 2 On part d'une poudre de bore naturel et d'une poudre du commerce d'aluminium "A5" obtenue par atomisation. Ces poudres sont tamisées comme dans l'exemple 1. On pèse ensuite 1 gramme de bore à 0,01 gramme près et 185 grammes d'aluminium à 0,5 gramme près. Les poudres de bore et dalu- minium sont alors mélangées intimement pendant 3 heures, puis comprimées sous une pression d'environ 50 kilogrammes par millimètre carré. afin de réaliser un bloc compact. Ce bloc, présentant deux faces d'une longueur et dune largeur respectivement égales à 200 et à 63 millimètres, ainsi qu'une surface latérale d'une épaisseur égale à quelques millimètres, est fritté pendant 5 heures à une température de 550 C sous un vide de 10-5 torr. Après frittage, le bloc est emmanché à force, par exemple à la presse, dans un châssis en aluminium "A5" d'une épaisseur inférieure à celle du bloc de quelques dixièmes de millimètre. L'ensemble constitué par le bloc et le châssis subit alors un laminage à chaud en plusieurs passes, de manière à être amené à une épaisseur de 1,2 millimètre, après une réduction globale d'épaisseur d'environ 80%. On remarquera quels châssis sert, comme dans l'exemple 1, à empêcher le bloc d'éclater lors du laminage à chaud. Dès la première passe, en effet, ce bloc est aplati et se trouve ainsi soumis, sur sa surface latérale, à des pressions exercées par le châssis. Le laminage à chaud est suivi d'un laminage à froid permettant d'ajuster avec précision l'épaisseur du bloc à une valeur prédéterminés. Ce bloc est d'ailleurs transformé en un produit plat, et plus exactement en une plaque. Cette plaque est découpée selon des cotes respectivement égales à 25C et à 57 millimètres. de manière notamment à -liminer le châssîs. Des micrographiec permettent alors d'observer des trainéss de grains de bore ou d'emplecements e ces grains, si le bore a diffusé. Il en résuite que ces micrographies sonr analoque aux micrographies de l'exemple 1 relatives à la zone correspondent primitivement au bloc situé à l'intérieur du sandwich. On utilise la plaque découpée aux cotes de 950 et de 57 millimètres por fabriquer un tube. A cet effet, la plaque est roulée en plusieurs passes sur une presse à plier, grâce à un cutillage approprié. On crée ainsi deux lèvres situées en regard l'une de l'autre, qui sont soudées par arc sous un courant d'argon. On pratique ensuite des contrôles classiques: contrôles dimensionnel et d'aspect, passage au gabarit, radiographie et neutrographie, si nécessaire. EXEMPLE I Il n'est pas dans cet exemple, de fabriquer des plaquettes d'épaisseur egale à @@7 millimètres, en un acier inoxidable baré. Cet acier, de structure @@@ti@@; appartient ou type dit "AFNOR" 1@@",selon @ @@@@@@ @@@ @, @@@ au type dit @@@@ "@@@ @@@ @@@@@@@ "AFNOR". @@@@@@@ les @@@@ @@@@@@@@@@@@@r@ @@ @ @@ @@ @@@@@@@@ .9 @@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@. Cet au @@@@@@@@@ @@ ntare @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ion @ @@ @@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@ment, @@ man@@@@@@obt@@ @@@@@ @@@@@@@@rogéne, @@@@parmi @@@@@@@@@@@@@@@@@@, onprépare un @@@@@@@@@@@@@@@@@@ pression @@@ kilogrames @@ millimétre carré, @ bloc @@@@ dans @@@@ @@@@@@@@@@ d'une largeur respective- ment égale à '6,17 et à 63,17 millimètre, et une surface latérale de largeur @@@@ inférieure à @ millimètres.Cette surface latérale est en @@@@@@@@, constituée par deux faces d'une longueur et d'une hauteur respectives de 7b,17 millimètres et d'un peu moins de 4 millimètres, et par deux faces d'une largeur et d'une hauteur respectives de 65,@7 millimètres à d'une peu moins de @ millimètres. Le bloc précité est ensuite fritté, sous vide, ou sous une atmosphère d'argon et d'hydrogène, durant 8 heures et à une température de 1150 C. Par ailleurs, on prépare un boîtier en pliant une tôle en acier "AISI 3'6L". d'épaisseur égale à 0,8 millimètre. Ce boîtier comprend un fond, deux parois latérales obtenus en pliant la tôle, et une patte d'un seul tenant avec le fond. Le bloc est intoduit dans la sens de la longueur entre les parois latérales, puis la patte est rabattue,de manière à faire office de couvercle. Après avoir soudé la couvercle sur les parois latérales on a ainsi fabriqué un boîtier présentent une extrémité formée et une extrémité ouverte. Ce boîtier, contenant le bloc est alors leminé à chaud en plusieurs. passer, à une température de 1130 C et avantageusement sous vide, ou sous une atmosphère réductrice, en engageant dans un laminoir l'extrémité fermée du boîtier. Grâce à ce boîtier, on empêche le bloc d'éclater lors du laminage, sous l'action des pression exercées par les parois latérales du boîtier. Après la dernière passe, le bloc et le boîtier sont réduits à une épaisseur d'environ 1,4 millimètre. Un laminage à froid permet alors d'obtenir l'épaisseur définitive de 1,27 millimètre, les plaquettes étant ersuite découpées et contrôlées. Des micrographies permettent encore, comme dans l'exemple 1, de distinguer deux zones principales correspondant primitivement d'une part au bloc, d'autre part au fond et au couvercle du boîtier. Dans la zone correspondant primitivement au bloc, on aperçoit encore des traînées de grains de core ou d'emplacements de ces grains. Les deux zones présentent aussi de grains cétalliques d'orientation différentes. R E V E N D I C A T I O N S 1 . Procédé de fabrication pour produits me-tallurgiques bornés contenant du bore, ou un corps à base de bore, et une matière métallIque, ce procédé étant caractérisé en ce que la matière métallique et le corps à base de bore sont à l'état de poudres, ces poudres étant mélangées, pressées et frittées afin d'obtenir un bloc présentant deux faces ooin- tes selon une surface latérale. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bloc est laminé sur ses faces tout en étant soumis à des pressions sur au moins une partie de sa surface latérale. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le bloc, d'une épaisseur de valeur prédéterminée, est emmanché à force dans un châssis d'une épaisseur inférieure, le châssis et le bloc étant laminés ensemble. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que le bloc est inséré dans un châssis d'une seule pièce, fabriqué en poinçonnant une tôle de part en part, de manière à ménager un trou où le bloc est emmanché à force. 5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'après avoir emmanché à force le bloc dansle châssis, ce châssis est clos au moyen de deux couvercles fixés au châssis, le bloc, le châssis et les couvercles couvrant totalement le bloc étant laminés ensemble. 6. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le bloc est inséré dans un boîtier présentant une extrémité o-verte et une extrémité fermée, cette extrénité fermée étant laminée tout d'abord. 7. Procédé selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le bloc, après avoir été laminé et réduit à une plaque, est roulé sous forme de tube, créant ainsi deux lèvres qui sont ensuite soudées. 8. Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le bloc, formé d'aluminium ou d'un alliage dtaluninium, contient an plus 15% en poids de bore. 9. Procédé selon les revendications 5 et Ç caractérisé en ce que le bloc, formé d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium contiert au plus en poids de bore. 10. Procélé selon les revendications 5 et 6 caractérisé en ce que le bloc, formé d'un acier inoxydable, contient, au plus 7% de bore. 11. Produit métallurgique boré obtenu à l'aide du procédé selon les revend cations 3 et s caractérisé en ce qu'une fois laminé le bloc pré- sente des traînées de grains de bore ou d'emplacements de ces grains. 2. Produit métallurgique boré obtenu à l'aide du procédé selon les revendications 5 et 6 caractérise en ce que l'ensemble laminé comporte deux zones présentant des grains métalliques d'orientations différentes, la zone centrale présentant aussi des traînées de grains de bore ou d'emplacements de ces grains.