Pierre BARBERIS

La métallurgie extractive du zirconium et du hafnium, coûteuse et complexe, est aujourd’hui bien connue et maîtrisée. De nombreux alliages et produits performants, nécessitant des traitements thermiques sous vide ou sous gaz neutre, sont développés en particulier pour l’industrie nucléaire.

Avec près de 2% de hafnium, le minerai de zirconium présente une excellente résistance à la corrosion. De quoi en faire un matériau de choix pour des applications nucléaires comme le gainage des combustibles dans les réacteurs, ou le génie chimique où le zirconium sert d’élément de structure ou de revêtement.

Les méthodes de déformation dites sévères atteignent à ce jour un degré d’affinement granulaire inégalé par les déformations plastiques conventionnelles, améliorant d’autant les propriétés mécaniques. A priori, tous les matériaux métalliques peuvent être déformés par ECAP.

Les traitements thermiques lors de la transformation des alliages de zirconium et de hafnium en modifient la microstructure et permettent l’obtention des propriétés mécaniques finales. Leur maîtrise, notamment en termes de vitesse de chauffage et de refroidissement, est donc indispensable.

La volonté de construire des sous-marins à propulsion nucléaire a conduit à retenir le zirconium comme seul élément de structure pouvant convenir pour la construction d'un réacteur compact. Ce choix, à une époque où la métallurgie du zirconium n'existait pas, a initié d'importantes études dont les principaux thèmes furent l’obtention de zirconium ductile, la séparation du zirconium et de l’hafnium, et le comportement sous irradiation. Dans ce contexte, il est prévu une augmentation de la production du zirconium. Le hafnium restera en quantité très limitée, car extrait du zirconium qui n’en contient que 2 à 4 %. Ces métaux possèdent une excellente résistance à la corrosion dans de nombreux milieux agressifs, ce qui explique l’élargissement de leur champ d’applications.