Thierry Cutard, Marie-Laure Bouchetou, Eric Blond, Tarek Merzouki, Alain Gasser, Nicolas Schmitt, Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique (PRISME), Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges), F2ME, Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges)-Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges), Laboratoire de Mécanique et Technologie (LMT), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (CEMHTI), Université d'Orléans (UO)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges)-Université d'Orléans (UO), Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges)-Université d'Orléans (UO)-Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Bourges (ENSI Bourges)-Université d'Orléans (UO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)
International audience; Silicon carbide-based refractory castables (SiC-RC) have high mechanical and chemical resistances at high temperature. Nevertheless when subjected to both high temperature and aggressive oxidizing environment, due to phase transformation, a chemical strain appears that leads to additional stresses in industrial parts and may cause degradation. In this paper, macroscopic constitutive equations are proposed to model the complex relationship between stress, strain, temperature and oxidizing atmosphere in porous SiC-RC. To model the kinetics of the chemical swelling, oxygen content in the porosity of the heterogeneous material is estimated. It depends on both the oxidation reaction of SiC-based grains and the diffusion of oxygen through the connected porosity in the castable. The macroscopic chemical strain associated to the local SiO2 formation takes only place when the local small voids cannot absorb the reaction product anymore. Besides, the reduction of porosity is accompanied by a reduction in the gas permeability and consequently a reduction in the diffusion of oxygen. The multi-physical model is implemented in the finite element code Abaqus . It accounts for heat transfer,reactive oxygen transport and chemically induced strain. A validation test was carried out on a cylindrical sample subjected to high temperature with a thermal gradient in ambient air. Comparison between experimental results, microscopic observations and numerical results showed that the model provides a good description of the main physical phenomena.