Dissertations / Theses: 'Pressage (Métallurgie des poudres)'

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Pelletier, François. "Développement d'un système intégré de conception d'outillage pour le pressage en métallurgie des poudres." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq33736.pdf.

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Fourcade, Julien. "Etude de la mise en forme par pressage uni-axial des poudres de combustible nucléaire." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20193.

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Gauvin, Kathleen. "Amélioration de la conception de l'outillage pour le pressage de pièces en métallurgie des poudres." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0014/MQ56747.pdf.

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Bouassida, Slim. "Développement de techniques de pressage de poudre en alliage d'aluminium." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28177/28177.pdf.

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Stocky, Robin. "Etude du traitement de poudres et influence des caractéristiques obtenues sur la transparence de céramiques du type spinelle." Electronic Thesis or Diss., Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2020. http://www.theses.fr/2020UPHF0015.

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Abstract:

Ce travail d’élaboration de céramique transparente pour la protection balistique s’inscrit dansun contexte d’allégement de structure et d’amélioration des propriétés optiques et mécaniques.Le remplacement de la face avant en verre par une céramique polycristalline, telle que lespinelle MgAl2O4 permet d’optimiser considérablement les performances balistiques, touten diminuant la masse et le volume de la protection. Le principal objectif de ce travail a étél’obtention d’une céramique transparente type spinelle avec une microstructure à grains finspermettant d’obtenir de bonnes propriétés mécaniques et balistiques. Afin de contrôler lamicrostructure de la céramique, il est nécessaire d’adopter des conditions de frittage douces,c’est pourquoi l’utilisation d’une poudre très fine et réactive a été envisagée. Mais l’utilisationd’une telle poudre soulève souvent des problèmes de mise en forme et de frittage homogène,qui sont un frein à la transparence de la céramique. Cette étude s’est tout d’abord focaliséesur la poudre de spinelle en comparant quatre poudres de spinelle commerciales. Cette partiea permis de mettre en avant les particularités rhéologiques ou morphologiques nécessaires àla mise en forme des céramiques, influençant ainsi le frittage et donc la transparence finale,comme par exemple le réarrangement granulaire, la surface spécifique ou la perméabilité. Unefois la poudre de spinelle choisie, une étude de traitement a été menée sur cette dernièreen exploitant son agglomération afin d’obtenir une céramique transparente dans le visibleavec une microstructure fine. Le challenge a été d’optimiser sa mise en forme par différentstraitements et son frittage. Cette étude s’est soldée par l’obtention de céramique transparenteà fine microstructure (taille de grain de 4-5_m) et avec une transmission en ligne de 71%à 650nm, grâce à l’utilisation d’un spray dryer et d’un additif PEG. Une autre étude s’estconcentrée sur la possibilité de renforcer ce spinelle transparent par l’ajout de matériau dedifférentes natures (nanodiamant, alumine, zircone). L’objectif a été d’améliorer les propriétésmécaniques du spinelle, tout en gardant intactes ses propriétés optiques. L’ajout de phasesecondaire en tant que renfort soulève de nombreuses difficultés de par leurs tailles, l’indicede réfraction différent du spinelle et les éventuelles réactions qui peuvent se produire lors dufrittage. Une dernière étude a été menée sur la mise en forme de forme complexe, permettantainsi d’autres applications du spinelle en tant que protection. La voie classique par pressageuniaxial s’étant avéré peu concluante, une mise en forme par voie liquide s’est montrée êtreune solution envisageable. Elle a nécessité une étude complète de la mise en suspension duspinelle et son comportement lors de sa mise en forme. Chacune des études s’est appuyée surla morphologie de la poudre et son évolution lors de la mise en forme et le frittage, par lebiais d’études microstructurales et rhéologiques ainsi que l’évaluation des propriétés optiqueset mécaniques
This work aims to elaborate the benefits of transparent ceramics in ballistic protection systemswhich are employed by the military in their vehicles. The main focus lies on improving bothoptical and mechanical properties as well as reducing the weight of the system as a whole.Substituting the standard multilayered front glass panel with a polycrystalline ceramic, suchas the spinel MgAl2O4 used in this work, considerably improves its ballistic performance, whilesimultaneously reducing its mass and volume. In order to achieve these improved properties,which most commonly result from a fine-grained microstructure, a very fine grained andreactive powder is used. However, the use of such powders raises additional difficulties inshaping and homogeneous sintering, all of which have a negative effect on the transparency ofthe ceramic. The first focus of this study is the selection of an appropriate powder, carried outby comparison of multiple commercially available powders. This following step highlightedthe rheological and morphological particularities of the examined powders, necessary for theshaping of ceramics, and influencing the sintering and thus the final transparency, such asgranular rearrangement, specific surface area or permeability. Once the spinel powder hadbeen chosen, a processing study was carried out on it, exploiting its agglomeration to obtain avisibility transparent ceramic with a fine microstructure. Since some nanopowders presentedwith difficulties in shaping, further optimization of different treatment methods (use of afreeze dryer, an oven or a spray dryer) in combination with appropriate sintering approacheswere explored. Ultimately, by combining a spray dryer and a PEG additive, the study resultedin the production of a transparent spinel ceramic with a fine microstructure (grain size of4-5 µm) and an in-line transmission of 71% at 650 nm. A parallel study on strengtheningthe transparent spinel by introducing various additives, such as nanodiamond, alumina, andzirconia was also carried out. The primary objective was to improve the mechanical propertiesof the spinel, while keeping its optical properties untouched. The addition of a secondaryphase as reinforcement raised many difficulties, mainly due to the size disparity, differentrefractive index of the spinel and potential unwanted reactions that can occur during sintering.Lastly, the final study focused on complex shaping of spinel ceramics for ballistic protection.As a prerequisite, a complete examination of the spinel’s suspension and its behaviour duringshaping had to be performed. The new findings validated liquid shaping as a viable solutionto achieve transparent 3D profiles, while the classic uniaxial pressing route did not yield anyconclusive results. Each of the studies was based on the morphology of the powder and itsevolution during shaping and sintering. The results were obtained through microstructuraland rheological studies as well as the evaluation of optical and mechanical properties

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Gajdowski, Caroline. "Élaboration de spinelle MgAl2O4 transparent par frittage naturel et post-HIP pour des applications en protections balistiques." Thesis, Valenciennes, 2018. http://www.theses.fr/2018VALE0022/document.

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Abstract:

Cette étude s’intéresse à l’amélioration et l’allégement des protections balistiques transparentes. L’utilisation conventionnelle de verre assure une haute efficacité face à un projectile, cependant associée à une masse élevée et à une forte épaisseur du blindage. Le remplacement de la face avant par une céramique polycristalline, telle que le spinelle MgAl2O4, assure un gain de performance et une réduction du volume de l’assemblage. L’élaboration de ce matériau requiert la combinaison d’une haute qualité optique dans le domaine du visible et de propriétés mécaniques élevées. Dans ce travail, l’application d’un frittage naturel sous vide d’une poudre commerciale de haute pureté a permis de limiter l’introduction d’impuretés néfastes à la transparence et la croissance granulaire. Une étape supplémentaire de pressage isostatique à chaud s’est montrée nécessaire à l’élimination des pores résiduels et à l’obtention de spinelles transparents de haute qualité optique (80% à 400-800 nm, e = 2 mm, Ø21 mm). Une étude de la microstructure avant et après post-traitement a permis de mettre en relation la taille des grains et des pores avant post-frittage avec la croissance granulaire observée pendant ce traitement. Une optimisation du procédé a ainsi pu être mise en place afin de limiter l’augmentation de la taille des grains et obtenir une microstructure homogène (~ 12 μm). Après un changement des dimensions des échantillons réussi (e = 4 mm, Ø60 mm), différents spinelles à propriétés microstructurales et mécaniques distinctes ont été sélectionnés pour une évaluation en conditions balistiques
This work focuses on the improvement and the lightening of transparent ballistic armours. The conventional use of glass provides high efficiency against a projectile, however associated with a heavy and thick armour. The replacement of the strike face by a polycrystalline ceramic, such as MgAl2O4 spinel, leads to a performance gain and a decrease of the protection volume. The development of this material requires the combination of a high optical quality in the visible domain and high mechanical properties. In this work, pressureless sintering under vacuum of a high purity commercial powder allowed to minimize the addition of impurities, detrimental to the transparency, and the grain growth phenomenon. An additional step of hot isostatic pressing was necessary to eliminate residual porosity and to obtain transparent spinel with high optical quality (80% at 400-800 nm, t = 2 mm, Ø21 mm). An analysis of the microstructure before and after the post-treatment made it possible to determine the link between the grain and pore sizes before post-sintering and the observed grain growth during this treatment. An optimisation of the process was established in order to restrain the grain size increase, and thus to obtain a homogeneous microstructure (~ 12 μm). After a successful up-scaling of the samples (t = 4 mm, Ø60 mm), several spinel samples with distinctive microstructural and mechanical properties were selected in order to evaluate their performances through ballistic tests

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Baklouti, Samir. "Pressage de poudres d'alumine atomisées : influence des liants organiques sur l'aptitude au pressage." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0005.

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Abstract:

Les poudres ceramiques destinees a la mise en forme par pressage sont souvent granulees par atomisation sechage de suspensions aqueuses. Plusieurs polymeres hydrosolubles entrent dans la formulation de la poudre atomisee. Pour comprendre le mode d'action de ces additifs organiques sur le comportement des poudres atomisees au pressage et en particulier celui du liant, nous avons examine, dans une premiere etape, l'evolution de la compacite de l'empilement forme par les granules au cours du pressage. Un modele est propose pour rendre compte de l'evolution de la porosite intergranulaire. La nature du liant et sa temperature de transition vitreuse conditionnent l'aptitude des granules a la deformation. Dans une seconde etape, nous avons etudie les proprietes mecaniques (resistance a la rupture, module d'elasticite) des produits presses en fonction de la pression de mise en forme. Une segregation du liant a la peripherie des granules a ete mise en evidence. La resistance a la rupture des comprimes resulte d'un compromis entre l'adhesion mutuelle des granules deformes et les proprietes mecaniques du liant, qui sont a leur tour liees a sa temperature de transition vitreuse. Enfin, nous avons applique les connaissances acquises lors de cette etude pour preparer des nanocomposites a1#2o#3/sic par dispersion des deux poudres en milieu aqueux

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Zhao, Yajun. "Consolidation des poudres métalliques par des déformations plastiques extrêmes : torsion sous haute pression : expériences et modélisations." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0104.

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Abstract:

Les procédés d’hyper-déformations (SPD) peuvent imposer de très grandes déformations à un métal et en transformer les propriétés métallurgiques de la matière en introduisant une forte densité de dislocations et un important affinement de la microstructure. Dans ce travail de thèse présenté, des expériences en torsion à haute pression (HPT) ont été réalisées pour la consolidation des différentes poudres de fer de taille à l’échelle nano et micrométrique. Ces expériences ont été effectuées avec succès à la température ambiante aboutissant à la fois à un faible niveau de porosité résiduelle et l'affinement significatif de la taille de grain, grâce à une importante déformation en cisaillement et à de la pression hydrostatique appliquée au procédé HPT. La compression a été faite en deux étapes: d'abord une compression axiale, puis déformation en cisaillement en tournant la partie inférieure de la filière HPT tout en maintenant constante la force axiale. L'homogénéité de la déformation en cisaillement à travers l'épaisseur du disque a été examinée par une mesure de déformation locale, qui montre une distribution du gradient. L'analyse par diffraction à rayons X a été réalisée sur des échantillons consolidés qui ont révélé une proportion peu importante d’oxydes. L'effet de la déformation en cisaillement sur la microstructure et la texture a été étudié par microscopie électronique à balayage et EBSD. La micro-dureté et la porosité moyenne des échantillons en fonction de la déformation en cisaillement, à pression hydrostatique constante, ont également été mesurées. Une trame de modélisation mise en œuvre dans le modèle de Taylor a été développée pour simuler l'effet du glissement aux joints de grains pour l'évolution de la texture cristallographique. Le principal effet constaté est un décalage des orientations idéales dans les conditions de cisaillement simple, ce qui a été vérifié expérimentalement. Le procédé de consolidation par HPT a été simulé numériquement en utilisant la méthode des éléments finis pour un modèle de plasticité des poudres. La simulation de ce dernier a permis de confirmer la porosité résiduelle moyenne observée expérimentalement et les différents gradients de la déformation plastique. La distribution de la densité locale a également été modélisée
Severe plastic deformation (SPD) processes can impose extremely large strains to a metal and transforming the metallurgical state of the material by introducing high dislocation density and high level of microstructure refinement. In the present thesis work High Pressure Torsion (HPT) experiments were performed for consolidation of different powders including Nano- and Micro- scaled iron powders. The experiments were carried out successfully at room temperature, achieving both low level of residual porosity and significant grain refinement, thanks to the intense shear strain and hydrostatic pressure applied in HPT. The compaction was done in two steps: first axial compaction, then shear deformation by rotating the bottom part of the HPT die while maintaining the axial force constant. The homogeneity of shear strain across the thickness of the disk was examined by local strain measurement, showing a gradient distribution. X-ray diffraction analysis was carried out on the consolidated samples which revealed no significant proportion of oxides. The effect of shear deformation on the microstructure and texture was investigated by metallographic scanning electron microscopy and electron backscattered diffraction (EBSD). The micro-hardness and average porosity of the samples as a function of shear strain at constant hydrostatic pressure were also measured. A modeling frame implemented into the Taylor model was developed to simulate the effect of Grain Boundary Sliding (GBS) on the evolution of crystallographic texture. The main effect found is a shift of the ideal orientations under simple shear conditions, which was verified experimentally. The consolidation process by HPT was simulated numerically using the finite element method together with a powder plasticity model. The simulation of the consolidation process permitted to confirm the experimentally observed average residual porosity and the different gradients in the plastic strain. The local density distribution was also modeled

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Ben, Romdhane Mohamed Ramzi. "Nouveaux auxiliaires organiques pour le pressage de poudres d'alumines atomisées." Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/5505a06a-ec3e-49da-8347-8c14e89e78c2/blobholder:0/2005LIMO0016.pdf.

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Abstract:

Les procédés d'élaboration des céramiques avancées nécessitent, de manière générale, l'utilisation d'auxiliaires organiques, dont la vocation est de conférer aux matériaux les propriétés d'écoulement ou de cohésion souhaitées. La coexistence des différents additifs dans la suspension céramique de départ entraîne des interactions non seulement entre les additifs et la poudre mais aussi entre les additifs eux-mêmes. Dans le procédé de granulation des poudres de pressage par atomisation, la faible adsorption du liant, au regard de celle de dispersant engendre une distribution hétérogène de la phase organique dans les céramiques crues. Notre étude a pour objectif la définition et la synthèse de nouveaux polymères, qui portent deux fonctions susceptibles de leur conférer à la fois le rôle de liant et de dispersant. Une attention particulière est portée d'une part, sur la compréhension des phénomènes d'interaction entre ces copolymères et la surface des poudres d'alumine en suspension aqueuse par l'étude des isothermes d'adsorption, des propriétés électrocinétiques et rhéologiques et, d'autre part, sur l'effet de ces interactions sur l'état de dispersion des poudres. Les propriétés mécaniques des pièces crues élaborées par pressage des poudres atomisées en présence des copolymères synthétisés sont ensuite évaluées et discutées en tenant compte de la nature des copolymères
The forming of advanced ceramics generally requires the use of organic additives, in order to confer to the system desired properties of flow and cohesion. The introduction of different organics in the ceramic suspension often involves interactions not only between the additives and the particles but also between the additives themselves. In the spray-drying process of powders for die pressing, the weak adsorption of the binder in comparison to that of the dispersant generates a heterogeneous distribution of the organic phase in the ceramic green part. The aims of this study is the definition and the synthesis of new polymers, which would carry two functions in order to confer both the role of binder and dispersant. A particular attention is paid in on hand, on the comprehension of the phenomena of interaction between these copolymers and the surface of the alumina powders in aqueous suspension with the study of the adsorption isotherms, the electrokinetic and rheological properties and, in the other hand, on the effect of these interactions on the state of dispersion of the powders. The mechanical properties of green parts pressed using spray dried powders with the synthesized copolymers are evaluated and discussed according to the nature copolymers

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Mathonnet, Jean-Eric. "Compaction et écoulement des milieux granulaires cohésifs assistés par vibrations : application au remplissage des moules de presse." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4729.

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Abstract:

Dans le cadre du projet ASTRID, le procédé de fabrication du combustible nucléaire par métallurgie des poudres, pour les RNR, est revisité dans le but d’être simplifié. En particulier, nous cherchons à supprimer l’étape de granulation mécanique de la poudre qui lui confère un bon comportement à l’écoulement. La problématique, est d’arriver à faire s’écouler spontanément et rapidement une poudre, à travers un orifice par lequel elle ne s’écoule pas naturellement. Par ailleurs, la poudre alterne entre des phases d’écoulement et de non-écoulement.Pour garantir l’écoulement de la poudre à travers le moule de presse, nous appliquons des vibrations horizontales. Les vibrations permettent de faire s’écouler la poudre et d’atteindre le débit requis par les cadences de fabrication. Toutefois, elles ont également le défaut, lors des phases de non-écoulement, de compacter la poudre et de retarder les futurs écoulements. Tout l’art du remplissage des moules de presse assisté par vibrations consiste à maîtriser le caractère ambivalent des vibrations.L’évolution singulière de la compacité des poudres d’actinides, lors de la phase de non écoulement, nous a amené à définir un modèle stochastique unidimensionnel de compaction. La confrontation des résultats de simulation, avec les lois empiriques de compaction, a permis d’identifier le sens physique des paramètres d’ajustement des lois empiriques. Nous avons aussi proposé une nouvelle loi d’évolution de la compacité à deux exponentielles étirées. Cette nouvelle loi rend compte, non seulement de la cinétique de compaction des poudres d’actinides mais également de l’ensemble des résultats que nous avons trouvé dans la littérature
In the framework of the ASTRID project, the nuclear fuel production process by powder metallurgy, for Fast Neutron Reactors, is revisited in order to be simplified. In particular, we seek to remove the mechanical granulation step of the powder which gives a good flow behavior during the filling of press molds. The aim is to reach a spontaneous and quick powder flow through a hole in which the powder does not flow without external energy. Furthermore, the powder alternates between flow phases during the filling of press molds, and non-flow phases during the compaction and ejection of the pellet.We hence apply horizontal vibrations to ensure the flow of the powder through the press mold. The vibrations help the powder to flow and increase the production rates. However, they have the disadvantage to compact the powder and delay the future flows, during the non-flow phases. The art of filling the press mold assisted by vibrations is to master / control the ambivalent nature of the vibrations.The remarkable packing fraction evolution of actinides powders, during the non-flow phases, allows us to define a simple 1D stochastic model to understand the compaction kinetics. The comparison of the stochastic model with the empirical compaction laws found in the literature helps us to identify the physical meaning of fitting parameters proposed by the empirical models. Furthermore, we have also proposed a new compaction law with two-stretched exponentials. This new law not only reflects the compaction kinetics of actinides powders, but also of all the compaction data we found in the literature

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Dessieux, Roger. "Élaboration d'aciers au chrome par métallurgie des poudres." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112208.

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Abstract:

Pour définir les conditions optimales d'obtention par P. M. D'aciers au chrome (à taux de carbone bien définis, de densité et d'hamogénéité satisfaisantes, et présentant des carbures fins et réguliers), les phénomènes intervenant pendant le frittage sous différentes atmosphères (hydrogène, Argon, Vide) de plusieurs systèmes Fer-Chrome-Carbone ont été analysés. Dans une première partie, après avoir suivi le comportement des élémentaires purs (fer, chrome et graphite), les mélanges binaires Fe-Cr, Fe-C, Cr- ont été abordés avant d'étudier différents ternaires Fe+Cr+Graphite (avec Cr. ≤ 30%, C≤1,5% mass. ) Les techniques expérimentales utilisées (analyse des gaz O2 - CO- CO2 - H2O, dilatométrie, microsonde, RX …) ont montré l'influence considérable des oxydes superficiels et de leur réduction (donc de la nature de l'atmosphère) sur le frittage de tels systèmes. La connaissance des processus intervenant pendant le transfert thermique ne permet cependant pas de résoudre parfaitement le problème de l'homogénéité des aciers ainsi élaborés. Dans une deuxième partie, l'utilisation de poudres préalliées a permis:- soit d'utiliser une poudre Fe 20Cr qui supprime les difficultés d'homogénéisation entre les éléments métalliques ainsi que l'apparition d'une porosité de seconde espèce - soit d'introduire le carbone par l'intermédiaire d'une poudre de fonte ou de carbure de chrome Cr3c2 L'analyse des phénomènes se déroulant avec ces différents mélanges a permis de définir les conditions optimales d'élaboration d'aciers Fe-Cr-C à partir de poudre (Fe 20Cr) additionnée de graphite ou de Cr3c2 soit: -température de frittage limitée à 1240°C évitant l'apparition néfaste d’une phase liquide - traitement sous vide favorisant la réduction des oxydes et la sphéroidisation des pores -chauffage rapide limitant l'oxydation et réduisant la décarburation. Les aciers ainsi obtenus présentent une excellente densité, une teneur en carbone reproductible et des carbures finement dispersés.

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Emeruwa, Edjikémé. "Compressibilité des poudres : influence de la morphologie des poudres et action d'une impulsion ultrasonore." Limoges, 1989. http://www.theses.fr/1989LIMO0069.

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Abstract:

Cette etude tente de mettre en evidence deux aspects complementaires a prendre en compte lors de la compression des poudres. La premiere partie montre l'interet de caracteriser les materiaux pulverulents: sialon, nitrures d'aluminium, ferrite et alliage fer-cuivre au moyen de la porosimetrie a mercure, et permet de connaitre la porosite des comprimes. Une relation etroite a pu etre mise en evidence entre la morphologie d'une poudre et son comportement a la compaction. Dans la seconde partie, l'auteur montre l'interet d'appliquer une impulsion ultrasonore pendant la compression des poudres. L'etude de l'assistance ultrasonore de la compaction a permis d'optimiser les conditions d'application des ultrasons et de montrer l'existence d'une pression critique dont la determination est indispensable pour toute application benefique des ultrasons au cours de la compaction des poudres. On montre a partir de ces resultats l'impact favorable des ultrasons sur la densite des comprimes sialon, de ferrite de manganese-zinc, de nitrure d'aluminium et d'alliage fer-cuivre

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Schmittbiel, Jean-Marc. "Modes de recristallisation après forgeage isotherme d'un superalliage élaboré par métallurgie des poudres." ENSMP, 1996. http://www.theses.fr/1996ENMP1006.

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Morvan, Adrien. "Matériaux Composites Cuivre/Carbone 2D élaborés par Métallurgie des Poudres." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0043.

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Abstract:

Depuis de nombreuses années, la société est de plus en plus consommatrice d’énergie. Cette augmentation va de pair avec les progrès d’accès à l’énergie, une croissance démographique mondiale continue, l’amélioration de la qualité de vie et le développement de nouvelles technologies. D’après l’agence internationale de l’énergie, une hausse de cette consommation de l’ordre de 30% est prévue d’ici 2040. Près de 40% de cette consommation additionnelle pourrait être satisfaite par l’électricité ; ce qui aura un fort impact sur la distribution d’énergie. Pour la société Schneider Electric, spécialiste mondial de la gestion de l’énergie et des automatismes, la distribution d’énergie électrique est principalement assurée par des barres et des fils en cuivre. Ce métal est très largement utilisé pour de nombreux organes de raccordement, appelés objets 2D, qui servent à connecter et déconnecter les appareils. Le principal problème de ces éléments est leur dissipation d’énergie par effet Joule lors du passage du courant électrique. Ce travail de thèse a ainsi consisté à l’élaboration et l’étude d’une nouvelle génération de conducteur électrique et/ou thermique plan (2D) dans l’objectif de palier à ce problème. Pour cela, une nouvelle méthodologie de fabrication de matériaux composites Cu/C 2D a été développée. Elle est composée d’une étape de pré-traitement des poudres, d’une nouvelle technique de mélange et d’une mise en forme du matériau par compression uniaxial à chaud. Différents types de poudres métalliques (cuivre dendritique et cuivre plaquette) et poudres carbonées (graphite, graphène multi-couches, oxyde de graphène) ont été étudiés. L’orientation du renfort au sein de la matrice métallique et l’interface entre ces deux composants ont été optimisées. Cette méthodologie, associée aux caractérisations physico-chimiques des matériaux et à des modèles théoriques, a permis de mieux comprendre les paramètres clés pour l’obtention d’un matériau possédant des propriétés physiques améliorées. Ainsi, les matériaux Cu/C 2D élaborés au cours de cette thèse présentent, suivant le type renfort, une augmentation des propriétés mécaniques (allant de 36% à 120% pour la dureté Vickers), une amélioration de la conductivité thermique (variant de 8% à 56%) et une résistivité électrique cohérente en regard des propriétés du cuivre, matériau de référence
Since several years, society has become more and more energy-consuming. This increase goes hand in hand with the progress of access to energy, continuous world population growth, the improvement of life quality and the development of new technologies. According to the International Energy Agency, an increase of this consumption of the order of 30 % is planned before 2040. About 40 % of this additional consumption could be satisfied by electricity; what will have a strong impact on the distribution of energy. For the company Schneider Electric, world specialist of the management of energy and automatisms, the distribution of electrical energy is mainly assured by copper bars and wires. This metal is widely used for many connecting organs, called 2D objects, which are used to connect and disconnect devices. The main problem of these elements is their dissipation of energy by Joule effect when passing electric current. Thus, this thesis work consisted in the elaboration and study of a new generation of electrical and/or thermal plane (2D) conductor in the objective to overcome this problem. To this end, a new methodology for manufacturing Cu/2D C composite materials has been developed. It consists of a powders pre-treatment step, a new mixing technique and a shaping of the material by uniaxial hot compression. Various types of metal powders (dendritic copper and copper platelet) and carbonaceous powders (graphite, multi-layer graphene, graphene oxide) were studied. The orientation of reinforcement within the metal matrix and the interface between these two components have been optimized. This methodology, combined with physico-chemical characterizations of materials and theoretical models, provided a better understanding of the key parameters for obtaining a material with improved physical properties. Thus, the Cu/2D C materials developed during this thesis show, depending on the type of reinforcement, an increase in mechanical properties (from 36% to 120% for the Vickers hardness), an improvement in thermal conductivity (from 8% to 56%) and an electrical resistivity consistent with the properties of copper, the reference material

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Buisson, Laurent. "Phénomènes physicochimiques intervenant dans la fabrication du béryllium par métallurgie des poudres." Dijon, 1993. http://www.theses.fr/1993DIJOS059.

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Abstract:

Le but de cette thèse est d'identifier les processus physico-chimiques responsables du gonflement thermique de pièces de béryllium issues de la métallurgie des poudres. L'étude du dégazage des éléments légers, essentiellement h et o, par les techniques Karl-Fisher et de spectrométrie de masse quadripolaire quantitative, porte sur les fractions granulométriques d'une poudre s65 Brush-Wellman en fonction de leur surface bet. Parallèlement, l'analyse chimique systématique des impuretés pertinentes, l'analyse de surface par xps, la reconnaissance de phases par diffractométrie x, effectuées sur ces mêmes poudres et sur les matériaux densifies après dégazage, permettent de préciser la relation entre la microchimie de surface et de volume du matériau et son état de division. Les matériaux élaborés par cip-hip à partir de ces mêmes fractions présentent, a haute température, un léger gonflement résiduel lie à la formation de cavités (bulles) aux joints de grains du matériau. On étudie ce phénomène en fonction des différents paramètres physico-chimiques de la poudre de départ, par métallographie et par pycnométrie sur des échantillons traites dans des conditions isothermes, puis trempes, et également par dilatomètre dans des conditions permettant l'analyse thermique du gonflement. Enfin, les matériaux sont caractérisés mécaniquement, avant et après traitement thermique et les relations entre microstructure et propriétés mécaniques sont précisées

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Bounhoure, Valérie. "Frittage en phase solide des alliages WC-Co : influence du rapport C/W et de l'ajout de Cr." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0115.

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Abstract:

Ce travail a pour but de comprendre l'influence du rapport C/W et de l'ajout de Cr sur le procédé de frittage en phase solide de ces matériaux. Pour cela 4 alliages plus ou moins riches en C et avec ou sans Cr ont été étudiés de l'échelle macroscopique à l'échelle atomique. L'étude macroscopique a permis de déterminer les différentes étapes du frittage, l'évolution des phases présentes et l'influence du rapport C/W et de Cr sur la densification. Des observations microscopiques aussi bien qualitatives que quantitatives des alliages frittés à 3 températures clefs de la densification ont ensuite permis de relier le retrait des alliages à leur microstructure. Enfin, l'influence du rapport C/W sur le début de la densification a été expliquée grâce à une étude détaillée de la structure des interfaces WC/Co en relation avec des calculs d'énergies interfaciales issus de la littérature. L'orientation entre Co et WC a été déterminée et les interfaces ont été caractérisées à l'échelle atomique
This work aims at understanding the effect of the C/W ratio and of Cr addition on the solid-state sintering of WC-Co cemented carbides. Four alloys with low or high C-content and with or without Cr were studied from the macroscopic to the atomic scale. A macroscopic study was done to determine the different steps of sintering, the evolution of the phases in the alloys and the effect of the C/W ratio and of a Cr addition on the densification. Qualitative and quantitative microscopic observations were performed at three important stages of the densification of the alloys. They were linked to the shrinkage behaviour of the alloys. Finally, the influence of the C/W ratio on the beginning of the densification was explained through a detailed study of the WC/Co interface structure related to interface-energy calculations coming from literature. The orientation between Co and WC was determined and the interfaces were characterized at the atomic scale

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Saadi, Mohammed. "Elaboration, compactage et frittage de poudres amorphes chimiques NiP." Metz, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1996/Saadi.Mohammed.SMZ9648.pdf.

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Abstract:

Nous avons élaboré des poudres NiP de teneur en phosphore de 8% at P à 17% at P en maintenant constant tous les paramètres physico-chimiques excepté la concentration en phosphore dans les bains. Les poudres obtenues par cette nouvelle technique sont identifiées par diffraction de rayon X comme étant amorphe. Nous avons cherché à caractériser le comportement des différentes poudres pendant les étapes de compactage uniaxial. On a pu retenir l'existence de mise en forme (300 à 600 MPa) ou les particules de poudres subissent un réarrangement, la deuxième étape pour des pressions supérieurs à 600 MPa est attribuée à la déformation plastique des particules de poudres. La stéréologie a permis de caractériser la structure interne des agglomérés de poudre et de décrire leur évolution ainsi que celles des propriétés physiques et mécaniques depuis l'état du comprime jusqu'au stade ultime du frittage. Au cours de la montée en température, on a pu atteindre 95% de la densité théorique pour toutes les poudres compactées à haute pression. Les mesures de la résistivité électrique nous ont permis de mettre en évidence une transition de phase amorphe-cristal vers 300 °C pour tous les comprimés, une deuxième transition de phase apparait vers 500 °C pour les comprimés à 12% at P et 17% at P ou la cristallisation se fait en deux étapes, précipitation de Ni puis Ni3P et croissance cristalline au sein du matériau. La microdureté Vickers ainsi que le module d'Young évoluent de manière cohérente avec la montée en température
We have elaborated five powders of NiP with 8% at P et 17% at P. The chemical and physical parameters are kept constant except concentration of phosphorus into bath. The powders obtained with this new technique are identified amorphous with X rays. We have tried to caracterize behaviour of different powder during uniaxial compacting stage. There are two stages during compaction, the first one for low pressure compacting (300 à 600 MPa) when the aprticles of powder undergo arrangement, second stage for high pressure was attributed to the plastic deformation of powder particles. Stereology made it possible to caracterize internal structure, to describe behaviour, physics and mechanics properties of conglomerate of powder compacted till ultimate of sinttering. During temperature rising, we have attained 95% of theorical density for all compacted at high pressure. We could bring to the fore one transition of amorphous-crystal phase at 300°C with measurements of electrical resistivity for all compacted, second transition became visible at 500°C for powder at 12% at P and 17% at P who cristalization it made of two stages, precipitation of Ni then Ni3P and growth within material. Vickers Microhardness and Young module evolved well with rising temperature

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Traianidis, Maria. "Synthèse hydrothermale et caractérisation de poudres PZT." Valenciennes, 2000. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/1ef79abf-c9fe-4d9b-9119-24913f296392.

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Le, Hô Anne-Solenn. "Effet de l'adjonction de bore sur les mécanismes de frittage de poudres d'un superalliage base nickel : application aux procédés de brasage-diffusion pour le rechargement de pièces des turbines aéronautiques." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2263.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement de nouvelles poudres de brasage, dites "monocomposant", par broyage mécanique. La définition de telles poudres implique qu'elles soient constituées de particules de superalliage base nickel (Astroloy) présentant une surface ensemencée par du bore. Cette adjonction de bore doit permettre, lors d'un traitement thermique approprié, de fournir une phase liquide, de type eutectique Ni-B-Co, par le jeu d'une interdiffusion rapide du bore, du cobalt et de la base nickel. L'ambition est d'obtenir des poudres de rechargement beaucoup plus homogènes, comparées aux poudres actuellement en usage (poudres RBD : mélanges de poudres d'Astroloy et de NiCoSiB). Elles permettront alors d'envisager un meilleur contrôle de la fraction de la phase eutectique résiduelle, dont l'inconvénient principal est d'abaisser les propriétés mécaniques locales dans les rechargements et les assemblages. Un autre avantage économique attendu avec les poudres "monocomposant" tient à la réduction significative des coûts, rendue possible par la suppression de l'utilisation des poudres onéreuses de type NiCoSiB. D'un point de vue plus fondamental, il est par ailleurs intéressant d'étudier le comportement lors du frittage de ces poudres "monocomposant", notamment en comprenant le rôle du bore dans les mécanismes de frittage et de densification. Cette démarche est considérée comme un passage obligé afin de définir les conditions de fabrication de préformes autobrasables, ce point constituant le deuxième objectif industriel de l'étude. Les conditions de mise en œuvre de poudres "monocomposant" dans les procédés de rechargement et d'assemblage, qui constituent l'un des domaines importants de recherche et de développement de Snecma-Services, ont été également étudiées. La tenue mécanique d'assemblages obtenus par intercalation d'une pâte ou d'une préforme frittée autobrasable a été étudiée lors d'essais de fluage
This work deals with the development of new braze powders, called "monocomponent" powders, by mechanical milling. The configuration of such powders implies they are made of nickel-based superalloy particles (Astroloy), whose the surface is sown by boron. During a convenient thermal process, this adjunction of boron has to lead to the formation of a nickel-boron-cobalt eutectic liquid phase possible, thanks to rapid interdiffusion of boron, cobalt and nickel base. The aim is to obtain filler powders more homogeneous, compared to the powders at the moment used (RBD powders : blend of Astroloy and NiCoSiB powders). Then it should be possible to get a better control on the residual eutectic phase fraction, the main inconvenient of such phase being to lower local mechanical properties in repair and joining. Another economic advantage hoped with the "monocomponent" powders is the reduction of costs, made possible by the suppression of extensive NiCoSiB powders utilisation. Furthermore from a more fundamental point of view, it is interesting to study the behaviour during the sintering of "monocomponent" powders, particularly by understanding the part of boron in sintering and densification mechanisms. This approach is considered as a required way to specify conditions of self-brazing preforms production, this point is the second industrial aim of this study. The conditions of "monocomponent" powders implementation in surfacing and joining processes, which is one of the Snecma-Services important research and development field, were also studied. Joint strength of assemblies achieved by insertion of paste or self-brazing preforms has been also studied by creep tests

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Bui, Quang Hien. "Polycristaux à grains ultrafins élaborés par métallurgie des poudres : microstructures, propriètés mécaniques et modélisation micromécanique." Paris 13, 2008. http://www.theses.fr/2008PA132029.

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Abstract:

Les principes de base de l’élaboration des matériaux présentant de bonnes propriétés mécaniques sont connus depuis que la théorie des dislocations fut développée. Si la ductilité nécessite une mobilité raisonnable des dislocations, la résistance mécanique est, elle, liée à la présence des obstacles qui limitent le mouvement des dislocations. Parmi les différentes méthodes pour introduire ces obstacles l’affinage de la taille des grains a une contribution importante. Cependant, les propriétés mécaniques d’un agrégat polycristallin ne dépendent pas uniquement de la taille moyenne des grains mais aussi de la dispersion des tailles de grains dans le matériau. La métallurgie des poudres est une technologie versatile pour élaborer des microstructures “à la demande”. Dans ce cadre, nous avons utilisé la compaction isostatique à chaud (CIC) et le frittage flash (SPS) pour générer à partir de (nano)poudres de du Nickel pur, différents microstructures afin d’en étudier les influences sur le comportement mécanique macroscopique. En parallèle, nous avons, dans le cadre d’une modélisation micromécanique selon un schéma auto cohérent généralisée, modélisé le comportement macroscopique tenant compte des fraction volumiques des phases constituantes (grains, joints de grains) ainsi que leur dispersions statistiques
The general principles underlying the processing of high strength, and ductile, metallic materials have been understood since the beginning of the development of dislocation theory. If ductility necessitates a reasonable mobility of dislocations, strengthening is related to the building of obstacles restricting their propagation. Within this framework the present work focuses on the effect of grain size. To this end, due to their versatility, powder metallurgy routes such as HIP and SPS have been used to process a wide range of Nickel based microstructures, whose effects on the macroscopic behavior has been studied by quasi static compression tests at room temperature. In parallel, since the grain size alone neither defines the microstructure nor characterizes the mechanical behavior of metallic polycrystals, we have developed a micromechanical model that is based on a generalized self-consistent approach to shed light on the effect of microstructural parameters such as the grain size and its statistical distribution on the macroscopic behavior

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Thomas, Thierry. "Contribution à la compréhension des phénomènes physiques et métallurgiques intervenant pendant la consolidation dynamique de poudre." Paris, ENMP, 1992. http://www.theses.fr/1992ENMP0359.

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Abstract:

Cette these a porte sur la comprehension des phenomenes physiques intervenant durant la consolidation dynamique d'une poudre metallique. Le cuivre a ete choisi comme materiau modele en raison de la bonne connaissance des lois de comportement de ce materiau a l'etat massif. Une etude parametrique a permis d'identifier les mecanismes de consolidation et les parametres pertinents influant sur ces mecanismes. Ainsi, l'effet du niveau de pression, du temps d'application, de la granulometrie et d'un traitement thermique de la poudre avant consolidation a ete etudie. Un modele de comportement a ete elabore prenant en compte les travaux de maxwell, de reaugh et de taylor. Ce modele permet de simuler avec une bonne precision la phase de compression comme la phase de detente. L'introduction du modele de taylor permet de predire la position des zones endommagees. Ceci en fait un outil precieux de pre-dimensionnement et d'analyse. Une experience a ete mise au point permettant la mesure de la contrainte en continu dans la poudre. Ceci a permis de connaitre l'hugoniot de la poudre et de realiser une analyse lagrangienne. Les resultats de caracterisation par microdurete, par mesure de densite et par metallographie ont ete analyses et compares aux previsions des calculs. La qualite de resultas acquis a l'occasion de cette confrontation experience-calcul permet d'orienter les travaux de recherche futurs pour affiner la modelisation

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Mastorakis, Avraam. "Mise en alliage mécanique de nitrures et de solutions solides à l'azote." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10076.

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Abstract:

La mise en alliage mécanique (mécanosynthèse ou attrition) de nitrures et de solutions solides à l'azote a été étudiée, afin d'élaborer de nouveaux alliages et aciers à forte teneur en azote et d'éclaircir les mécanismes impliqués par l'attrition. Des mélanges de nitrures de fer avec l'acier 316L ou avec des métaux de transition (fer, nickel, manganèse) ont été broyés et caractérisés par spectrométrie Mössbauer, diffraction des rayons X et microscopie électronique à balayage. Les mélanges ne subissant pas de pertes significatives d'azote lors du processus, différents alliages ainsi qu'un acier, riches en azote, ont pu être préparés par attrition. L'azote se révèle particulièrement intéressant pour la compréhension des mécanismes mis en jeu par la mécanosynthèse : un modèle de l'attrition a été bâti, sur la base du comportement observé de l'azote, permettant la prédiction des phases obtenues par broyage mécanique

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Taha, Mohamed. "Elaboration et caractérisation des poudres de zircone." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0084.

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Abstract:

Actuellement, l'essor industriel des céramiques est remarquable. Elles présentent de bonnes propriétés mécaniques : résistance à l'usure, à la corrosion. Lune stabilité chimique irréprochable, et une meilleure réfractairité d'où leurs applications en remplacement des métaux dans des conditions de service sévères. La zircone est l'une des céramiques les plus étudiée, ses domaines d'application sont diverses : industrie automobile, technologies de coupe, biomédical,. . . Etc. Cependant, ces applications sont limitées par sa fragilité. La variété de zircone la plus intéressante est la famille des T. Z. P, elles présentent des performances élevées, la résistance à la rupture est de 1000 MPa et la ténacité à la rupture est supérieure à 10 MPa m1/2. Pour cela, depuis de nombreuses années plusieurs laboratoires travaillent à l'élaboration de ces poudres afin de les améliorer. Nous avons étudié des poudres élaborées par différents. Procédés. Elles sont préparées aux laboratoires : Sciences des matériaux de l’École Polytechnique de Turin, Chimie minérale III de l'Université Claude Bernard Lyon 1 et Génie des procédés de l’École des Mines de St Étienne. Dans un premier volet de ce travail, on a effectué une comparaison entre ces poudres et une zircone commercialisée par Tosoh. La comparaison porte sur leurs aptitudes à la compaction et au frittage. Le deuxième volet concerne notre contribution à l'amélioration du procédé de synthèse d'une poudre préparée à partir d'acétates. Les propriétés mécaniques des pièces céramiques produites à partir des différentes poudres sont étudiées
Ceramics are known to have interesting properties such as resistance to wear and to corrosion. They also have a remarkable chemical stability, and are known to be good refractory materials. Th us, their industrial use spreads more and more. Zirconia is the must large! y used in car Industry, cutting technology and even as biomaterial. However, its field of application is limited because of its brittleness. The tetragonal zirconia polycristals (T Z P) are the most interesting zirconia ceramics, because of their exceptional mechanical properties : their bending strength reaches 1000 MPa, toughness exceeds 10 MPa m1/2. A joint program has been established [laboratory of material science of the Polytechnic Institute of Torino (Ital y), Chemical process laboratory of Mining School of St Etienne (France), Mineral chemistry laboratory n° III of Claude Bernard University Lyon (France)], in order to improve the synthesis process used to produce T Z P powders. The compaction and sintering behaviour of T Z P powders of different origins was studied, and compared to the compaction and sintering ability of commercial zirconia powder (Tosoh- Japan). We have also tried to optimize the synthesis process of zirconia prepared from acetate solutions in order to obtain better mechanical properties

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Azzouz, Fayçal. "Frittage de mélanges de poudres d'alumine sous champ micro-onde." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT016H.

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Abstract:

Dans le présent travail, nous nous intéressons au frittage de céramiques sous champ micro-onde à partir de poudres d'alumine de tailles différentes. L'utilisation de mélanges de poudres peut favoriser le frittage, contrôler le retrait, et atteindre plus facilement des densités élevées. Le chauffage micro-onde et sa mise en oeuvre pour le frittage de poudre sont connus, mais ne semble pas avoir donné lieu à un développement. Cependant, l'utilisation de poudres microscopiques ne permettait pas de tirer le meilleur parti des avantages de ce mode de chauffage. Il paraît, en revanche, bien adapté au frittage de mélanges de poudres nanométriques par sa capacité à chauffer très rapidement la totalité du volume de la pièce à fritter. Ainsi la combinaison du chauffage micro-onde et de la mise en oeuvre de poudres nanométriques est un domaine innovant. Le premier chapitre du mémoire est une étude théorique du frittage à l'état solide. Le deuxième chapitre concerne l'étude expérimentale du frittage de mélanges de poudres d'alumines. Enfin, le dernier chapitre englobe les résultats des différentes analyses obtenues par MEB, DRX, XPS, SANS, et analyse de granulométrie. Différentes images obtenues par MEB correspondantes aux microstructures de différents échantillons, préparés à partir de différents mélanges de poudres et dans des conditions variées. Nous vous présenterons aussi des mesures de densités de frittés. L'interprétation de cet ensemble de résultats fait l'objet du dernier paragraphe de ce troisième chapitre.

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Vo, Van André. "Modélisation numérique et expérimentale du procédé de frittage en métallurgie des poudres." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0004/MQ33777.pdf.

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Blais, Carl. "Contributions à l'amélioration de l'usinabilité de pièces fabriquées par métallurgie des poudres." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0008/NQ60931.pdf.

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Taktek, Mohamed Hatem. "Optimisation du traitement thermomécanique de pièces d'acier fabriquées par métallurgie des poudres." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26772.

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Abstract:

Le forgeage de préformes fabriquées par métallurgie des poudres nous permet d’atteindre une densification voisine de la densité théorique ce qui a comme incidence directe une amélioration substantielle des propriétés mécaniques finales des pièces, notamment la résistance en fatigue. La démarche préconisée pour améliorer cette performance critique de pièces forgées par métallurgie des poudres consiste à optimiser leurs caractéristiques métallurgiques et leur densité concomitante. À ce propos, une nouvelle formulation d’acier MP a été développée et caractérisée. La stratégie de développement portait sur l’utilisation d’éléments de microalliage préalliés, comme le vanadium et le niobium. Pour ce faire, on a optimisé le paramètre de mise en œuvre primordial, qui est la température de forgeage, afin d’obtenir une fine taille de grains à la fin du cycle du traitement réalisé accompagnée d’une densité élevée des pièces forgées. Une série de traitements d’austénisation sur une gamme étendue de température variant entre 900 °C à 1250 °C a été effectuée ce qui nous a permis par la suite de connaître, pour chaque mélange, l’évolution de la taille des grains en fonction de la température d’austénisation. La nouvelle formulation de composition chimique a démontré un impact marqué quant au contrôle de la taille de grains en fonction de la température d’austénitisation. Une étude comparative nous a permis d’identifier la température de forgeage la plus appropriée pour ce type de pièces et de dégager la méthodologie à suivre en fonction des propriétés mécaniques et microstructurales.
Powder forging allows us to achieve a very high densification neighbouring that of full density causing a substantial improvement in final mechanical properties of the parts, particularly the fatigue strength. The approach advocated to improve this critical performance of powder forging parts is to optimize metallurgical characteristics and density simultaneously. In this regard, a novel PM steel powder was developed and characterized. The strategy relied on the utilization of prealloyed microalloying elements such as vanadium and niobium. To do this, we have optimized the primordial parameter of this operation, which is the forging temperature, to obtain a fine grain size at the end of the processing cycle carried out accompanied by a higher density of forged parts. A series of heat treatment over a range of temperature between 900 °C to 1250 °C was performed which allowed us later measure the evolution of grain size between this new alloy and a reference PM steel as a function of the austenitizing temperature. The difference in chemical composition between the two alloys had a fairly significant impact on their final grain size. The comparative study of these two materials allowed us to identify the most appropriate forging temperature for this type of pieces, to determine the most efficient alloy and therefore to identify the methodology to follow according to the mechanical properties and microstructure.

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Chausse, Claire. "Etude du frittage en phase solide d'un alliage base tungstène. Influence du broyage des poudres." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0038.

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Abstract:

La theorie classique du frittage en phase liquide est generalement decrite par les trois etapes suivantes: rearrangement, dissolution-reprecipitation et evolution microstructurale. Elle fait abstraction du retrait qui a lieu pendant la montee en temperature, avant l'apparition de la phase liquide. Or cette densification peut etre assez consequente selon les caracteristiques des constituants de l'alliage (granulometrie des poudres, solubilite) et suivant les conditions operatoires (vitesse de montee en temperature, atmosphere). Ce travail concerne l'etude de la densification en phase solide d'un alliage lourd base tungstene wnifeco et de l'influence du broyage des poudres sur cette densification. L'evolution des poudres avant et apres la densification est suivie principalement par mesure de la densite, analyse dilatometrique, diffraction des rayons x, observation et microanalyse en microscopie electronique. Dans la premiere partie, nous montrons que le premier processus de densification observe pendant le frittage en phase solide est la diffusion du tungstene dans la phase additive nifeco, il donne lieu a un retrait peu important. Le deuxieme processus est l'autodiffusion du tungstene a travers les joints de grains dans lesquels la seconde phase est presente. Ceci entraine la formation de ponts entre les grains de tungstene qui constituent un squelette. Dans la deuxieme partie, l'influence du broyage des poudres sur la densification en phase solide et liquide est examinee. Le broyage entraine de profondes modifications structurales et morphologiques sur les poudres. Suivant les conditions de broyage (vitesse de rotation, duree du traitement), la densification est accrue ou reduite. L'influence du broyage sur la densification est beaucoup plus importante au cours du frittage en phase solide, elle est encore visible sur le frittage en phase liquide mais avec une intensite moindre. Ainsi, la densification en phase solide joue un role tres important sur la densification du produit final. Elle reflete l'histoire du materiau

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Gasc, Geneviève. "Etude de la densification par extrusion à chaud de poudres métalliques de nuance 304L : mise en évidence du rôle des oxydes de surface." Dijon, 1992. http://www.theses.fr/1992DIJOS061.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude de poudres inoxydables de nuance 304L atomisées sous azote et des matériaux élaborés à partir de ces poudres selon le procédé utilisé par Valinox. Ce procédé consiste à extruder à chaud des conteneurs de poudre préalablement compressés isostatiquement à froid. La caractérisation de la poudre 304L révèle deux types d'hétérogénéité: l'une de volume liée à la présence de ferrite primaire aux espaces interdendritiques, due au refroidissement extremement rapide des particules de poudres lors de l'atomisation; l'autre liee a la presence de phases oxydes en surface mises en evidence par des analyses xps, sims ainsi que par reduction selective sous h2. L'epaisseur de la couche d'oxydes a la surface des particules est d'environ 8 nm. Les profils d'intensite ionique secondaire des elements metalliques de l'alliage indiquent que cr2o3 est partiellement ou totalement recouvert par les oxydes de manganese et de fer. La reactivite de la poudre sous differentes atmospheres (n2, h2, vide secondaire) a ete etudiee par thermogravimetrie. Sous azote, la poudre est beaucoup plus reactive que sous hydrogene et sous vide. Une reduction prealable sous hydrogene diminue sensiblement la vitesse de reaction sous azote. La caracterisation microstructurale des tubes elabores a partir de cette poudre montre que cette couche se retrouve dans les materiaux densifies sous forme d'inclusions finement dispersees. Ces inclusions entrainent une diminution de la taille de grain des materiaux. Elles influencent peu leur resistance a la traction, mais diminuent leur resilience et leur ductilite a chaud. Elles sont certainement a l'origine des differences de proprietes entre materiaux conventionnels et materiaux elabores par la metallurgie des poudres

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Charmond, Sylvain. "Développement d'un four micro-ondes monomode et frittage de poudres céramique et métallique." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0115.

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Abstract:

Le chauffage par micro-ondes est appliqué depuis quelques décennies au frittage de poudres céramiques, et plus récemment au frittage de poudres métalliques. Toutefois, les mécanismes de chauffage par micro-ondes, qui résultent des interactions entre le champ électromagnétique et la matière, restent encore mal connus et par conséquent cette technique de chauffage n'est pas toujours parfaitement maîtrisée. Afin d'acquérir une meilleure compréhension de ce mode de chauffage, un four micro-ondes de type monomode a été développé. Dans cette cavité, la distribution du champ électromagnétique est connue et les matériaux peuvent être chauffés sélectivement dans un environnement où le champ électrique ou magnétique est prépondérant. Un protocole original de pilotage en température du frittage micro-ondes a été mis au point. Ainsi, des études comparatives entre le frittage par micro-ondes et le frittage conventionnel ont été réalisées sur une poudre céramique (zircone yttriée ZrO_2 -Y_2 O_3 (2 %mol)) et une poudre métallique (nickel pur). Les résultats ont été analysés et interprétés en termes d'influence du champ électromagnétique sur les mécanismes de densification et de développement microstructural de ces matériaux
For almost 30 years, microwave processing has been applied to sinter various ceramic powders, and most recently to sinter metallic powdered parts. However, such heating process, which results from the absorption of an oscillating electromagnetic field, remains not fully understood. A single-mode microwave cavity was developed for a better understanding of the microwave/material interactions. In this furnace, the green parts can be heated up under predominent electric or magnetic field. A new microwave heating procedure was proposed to control a thermal cycle. Microwave sintering of ceramic (yttria-doped zirconia 2Y-TZP) and metallic (pure nickel) powders was compared to conventional processing. The effects of the electromagnetic field on the kinetics of densification and on the microstructure development were analysed and discussed

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Sow, Alioune. "Étude de la purification des poudres de silicium destinées à la fabrication de substrats frittés pour des applications photovoltaïques." Poitiers, 2011. http://www.theses.fr/2011POIT2316.

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Abstract:

Le défi majeur auquel est confrontée l'industrie du photovoltaïque est de trouver des solutions pour produire des cellules solaires présentant un rendement de conversion élevé et un faible coût de production. La fabrication de substrats de silicium pour des applications photovoltaïques par frittage de poudres de silicium est une des solutions prometteuses pour relever ce challenge. Ces substrats frittés peuvent être utilisés directement après une étape de recristallisation comme couche active de la cellule solaire. Préparés à partir de poudres de silicium de qualité métallurgique (Si-MG), ils peuvent servir également de substrats pour des cellules solaires en couche mince de silicium cristallin déposé par épitaxie. Cependant les impuretés métalliques présentes dans le substrat peuvent diffuser vers la couche active lors des différentes étapes thermiques intervenant lors de la fabrication de la cellule et dégrader ainsi le rendement. De plus des quantités importantes d'oxygène peuvent fragiliser le substrat fritté et limiter sa conductivité électrique. L'objectif principal de ces travaux de thèse est la mise au point et l'optimisation d'un procédé de purification des poudres et frittés de silicium et d'en comprendre les processus physiques et chimiques qui contrôlent la réaction. Durant ces travaux, des conditions optimales d'élaboration et de traitements minimisant l'oxydation des poudres ont pu être trouvées afin d'obtenir une bonne tenue mécanique des frittés et ainsi de mettre en œuvre les réactions de purification dont l'oxydation constitue un obstacle majeur. La mise au point d'une technique de purification des poudres Si-MG à l'état solide en présence d'un gaz chloré a permis de réduire de plus de 90 % les impuretés métalliques initialement présentes dans la poudre. Certaines impuretés telles que le Ti et le Mn sont réduites drastiquement déjà à 900 °C tandis que la réduction des concentrations en Fe par exemple est plus efficace à partir de 1100°C. Le développement d'un modèle d'exo-diffusion a permis de prédire l'évolution de la teneur en impuretés dans les poudres et de bien comprendre les mécanismes d'élimination de ces impuretés. La mise au point de protocoles expérimentaux visant à minimiser les sources de contamination durant le procédé de frittage ont mené à une réduction de la concentration d'éléments légers (C, O) dans le matériau fritté de 95%. Nous savons également qu'un traitement de recristallisation passant par la fusion du matériau fritté permettait de réduire drastiquement les teneurs en impuretés présentes dans le substrat ; ce traitement thermique utilisé pour améliorer la qualité cristalline permet en particulier de réduire les teneurs en oxygène et en impuretés métalliques. Par contre le carbone et les dopants (B, P) n'évoluent pas après recristallisation. Enfin en réalisant des cellules solaires sur des substrats frittés utilisant les protocoles de préparation des poudres et les traitements de recristallisation, nous avons montré que les substrats frittés permettaient d'obtenir des cellules solaires fonctionnelles
The major challenge facing the photovoltaic industry is to find ways to produce solar cells with high conversion efficiency and low production cost. The manufacture of silicon substrates for photovoltaic applications by sintering silicon powders is one of promising solutions for this challenge. These sintered substrates can be used directly after a recrystallization step as active layer of the solar cell. Prepared from silicon powder metallurgical grade (Si-MG), they can also serve as substrates for crystalline silicon thin-film (c-Si TF) solar cells. However, the metallic impurities present in the substrate can diffuse into the active layer during the different thermal steps involved in the cell production and thus degrade the performance. Furthermore, an important oxygen impurity can affect the mechanical strength of the substrates and limit its electrical conductivity. The main objective of these thesis works is the development and optimization of a purification process of the powders and sintered silicon and to understand the physical and chemical processes that control the reaction. During this work, optimal conditions for preparation and treatment minimizing silicon powders oxidation have been found. This allows obtaining a good mechanical strength of sintered and so to implement the purification reactions including oxidation is an obstacle major. The development of a technique for purifying metallurgical silicon powders in solid state in the presence of chlorine gas allows reducing by over 90% the metallic impurities initially present in the powder. Some impurities such as Ti and Mn are reduced drastically already at 900°C while the reduction iron (Fe) concentrations for example, is more effective from 1100° C. The out-diffusion model developed was used to predict the evolution of the impurities content in the powders and to understand the removal mechanisms of these impurities. The development of experimental protocols to minimize sources of contamination during the sintering process has led to a reduction in the concentration of light elements (C, O) in the sintered material of 95%. We also know that recrystallization treatment through the melting of the sintered material dramatically reduces the levels of impurities in the substrate; this heat treatment used to improve the crystalline quality allows in particular reducing the levels of oxygen and metallic impurities. Contrariwise carbon and doping impurities do not change after recrystallization. Finally realizing solar cells on sintered substrates obtained by using the protocols of powders preparation and the treatments of recrystallization, we have shown that the sintered substrates allow obtaining functional solar cells

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Brochin, Frédéric. "Nanocomposites bismuth-silice : élaboration, caractérisation microstructurale et propriétés de transport." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL015N.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'influence de nanoinclusions de silice sur les propriétés de transport du bismuth. Une technique de métallurgie de poudre est employée pour la production de poudres nanocomposites Bi-Si02. Des poudres Bi-y % vol. Si02 (0 [inférieur ou égal à] y [inférieur ou égal à] 15) sont élaborées par coévaporation de bismuth et de silice dans un four à arc. Une étude de la microstructure des poudres nanocomposites indique que les grains de bismuth sont systématiquement enrobés d'une couche de silice de quelques nanomètres d'épaisseur. Un mécanisme de formation des poudres à partir de bismuth, d'oxydes de bismuth et de silicium est proposé. Dans les matériaux massifs, la taille de grains est plus faible pour les nanocomposites que pour le bismuth car la silice empêche la diffusion lors du frittage. La résistivité électrique, le pouvoir thermoélectrique et la conductivité thermique de bismuth polycristallin et de nanocomposites sont mesurées entre 65 K et 300 K. La résistivité électrique est gouvernée par une compétition entre la concentration des porteurs et leur mobilité qui résulte soit en un comportement métallique, soit en un comportement semi-conducteur. La concentration de porteurs ainsi que la mobilité sont extraites à partir de mesures de 5 à 300 K du coefficient de Hall et de la magnétorésistance pour des champs allant de 0 à 7 T. Un comportement extrinsèque du bismuth et des nanocomposites est mis en évidence à basse température (T < 50 K). Il est expliqué par la présence d'états d'énergie additionnels dus aux joints de grains. Le pouvoir thermoélectrique des nanocomposites est plus élevé que celui du bismuth, l'explication se trouvant dans la présence de barrières de potentiel induites par la microstructure. La conductivité thermique des nanocomposites est fortement réduite par rapport à celle du bismuth, et elle est insensible à la fraction volumique de silice en raison d'un effet prédominant de la taille de grain sur la diffusion des phonons.

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Rebeyrat, Stéphane. "Influence d'un traitement de phosphatation sur le comportement en oxydation haute température et sur la consolidation par compression uniaxiale et frittage de poudres de fer." La Rochelle, 2002. http://www.theses.fr/2002LAROS091.

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Abstract:

En vue de prévenir la corrosion, les revêtements ou traitements de surface ne peuvent être efficaces que s'ils concernent de manière uniforme la totalité d'une surface à protéger. Toute dégradation superficielle peut s'avérer très préjudiciable. Dans le cadre de la métallurgie des poudres, il est possible de permuter deux étapes du procédé. Si le traitement est réalisé sur une poudre métallique avant la mise en forme, on peut obtenir l'équivalent d'un traitement "à cœur" du matériau. Cette étude a été consacrée à l'influence d'un traitement de phosphatation sur la consolidation et le comportement en oxydation haute température de poudres de fer. Les différents éléments permettant de caractériser le revêtement (DRX, XPS et MET) ont montré que celui-ci, de faible épaisseur, présentait une structure amorphe constituée de longues chaînes de polyphosphates reliées entre elles par des cations de fer. Dans la gamme de température 250ʿC-700ʿC et sous air artificiel, le traitement de phosphatation ralentit nettement les cinétiques d'oxydation des poudres de fer. Deux stades distincts sont clairement mis en évidence. Le ralentissement global du phénomène d'oxydation des poudres phosphatées ne survient que pendant le stade initial durant lequel la formation d'hématite -Fe2O3 est favorisée. Le second stade suit un processus proche de l'oxydation du fer non traité. L'oxydation des comprimés et des comprimés frittés révèle que le traitement de phosphatation initial procure une amélioration de la résistance à l'oxydation moins significative comparée aux échantillons massifs ou pulvérulents. Néanmoins aucune modification de comportement du matériau lors de la mise en forme ne peut être décelée lorsque les grains de poudres sont revêtus. De plus, les propriétés mécaniques apparentes des agglomérés augmentent dans ce dernier cas. Pendant le frittage, le revêtement de phosphate joue un rôle de liant qui entraîne un renforcement des caractéristiques mécaniques
In order to prevent corrosion, surface coatings or treatments can only be effective if they cover uniformly the surface to be protected. Any surface deterioration can be very prejudicial. Within the techniques of powder metallurgy, it is possible to permute two stages of the process. If the treatment is carried out on a metal powder before compaction, one can obtain the equivalent of a inner treatment of the material. This study was devoted to the influence of a phosphatizing treatment on consolidation and on the behavior against high temperature oxidation of iron powders. The various elements making possible to characterize the coating (XRD, XPS and TEM) showed that this one had a low thickness and an amorphous structure made up of long polyphosphate chains connected between them by iron ions. In the range of 250ʿC-700ʿC and under artificial air, the treatment of phosphatizing clearly slows down the oxidation kinetics of iron powders. Two distinct stages are clearly highlighted. The deceleration of the oxidation of phosphated powders occurs only during the initial stage during which the formation haematite -Fe2O3 is favored. The second stage follows a process close to the oxidation of untreated iron. The oxidation of compacted and sintered agglomerates reveals that the initial treatment of phosphatizing gets an improvement of oxidation resistance less significant compared with the massive or powder samples. Nevertheless no modification of behavior during compaction can be detected when the powder grains are treated. Moreover, the apparent mechanical properties of the agglomerates increase in this last case. During sintering, the phosphate coating plays a role of a binder which involves a reinforcement of the mechanical characteristics

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Ramond, Laure. "Etude comparative du frittage SPS et du pressage à chaud pour la densification de matériaux pulvérulents." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10113/document.

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Abstract:

Le but de cette thèse a été l’évaluation d’une nouvelle technique de frittage, le spark plasma sintering (SPS) par rapport à une technique plus conventionnelle et employée par Saint-Gobain : le pressage à chaud (HP). La différence significative entre ces deux méthodes de frittage réside dans la manière de chauffer le système. Par HP, elle se fait par les résistances internes du four ; l’échantillon est alors chauffé par conduction thermique (de la matrice vers le compact de poudre). Par SPS, un courant électrique pulsé passe à travers l’outillage de compaction et/ou le compact de poudre à fritter, assurant alors le chauffage par effet Joule et conduction. Les vitesses de montée en température, accessibles par SPS, peuvent atteindre les 600°C/min, contre 20-30°C/min pour le HP, réduisant alors considérablement la durée des cycles thermiques. Pour pouvoir mettre en évidence un possible effet du courant, généré par le SPS, plusieurs matériaux pulvérulents présentant des conductivités électriques différentes, ont été sélectionnés (verre, zircone dopée, quasicristaux et cuivre). La comparaison entre HP et SPS s’est portée sur l’observation des microstructures post-frittage et sur la détermination des mécanismes de densification. Il a été ainsi montré que pour les matériaux moins conducteurs électriquement que la matrice en graphite, le courant passe à travers la matrice et n’a pas d’effet sur la microstructure et sur les mécanismes de densification du compact à fritter. Pour le cuivre, plus conducteur que le graphite, la microstructure ainsi que les mécanismes de densification sont différents entre SPS et HP. Le courant passe donc probablement à travers le compact de poudre
The aim of this PhD thesis is the evaluation of a new technique of sintering, the spark plasma sintering (SPS), compared to a more conventional one, employed by Saint-Gobain, the hot-pressing (HP). The significant difference between both techniques is the way to heat. By HP, it is done by internal resistances of the HP furnace. The sample is heated by thermal conduction (from the die to the powder compact). By SPS, a pulsed direct current goes trough the compaction system and/or the powder compact. It provides the heating by Joule effect and thermal conduction. The SPS heating rates could reach 600 °C/min, versus 20 - 30 °C/min by HP, reducing drastically the duration of thermal cycles. To highlight a possible current effect, generated by SPS, different pulverulent materials having different electrical conductivities have been selected (soda-lime glass, quasicrystals, doped-zirconia and copper). The comparison between SPS and HP has been done on the microstructural observation of sintered samples and on identification of densification mechanisms. It has been shown that, for materials less conductive than the die in graphite, current goes through the die and has no effect on the microstructure nor on densification mechanisms of the powder compact. For copper, a more conductive material than graphite, both microstructures and densification mechanisms are different for SPS and HP. Current probably goes trough the powder compact

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Thomazic, Aurélie. "Elaboration de multimatériaux multifonctionnels par métallurgie des poudres – Mécanismes de frittage de bimatériaux." Phd thesis, Grenoble INPG, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00468835.

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Abstract:

Le procédé d'élaboration de multimatériaux par métallurgie des poudres est employé pour combiner des propriétés complémentaires en minimisant le nombre d'étapes. Afin de comprendre les phénomènes mis en jeu et d'établir une méthodologie d'étude, un bimatériau modèle base Fe/base WC, comportant uniquement trois éléments, a été étudié. La méthodologie est basée sur une approche physicochimique, l'étude du frittage de chaque monomatériau puis du bimatériau. Ces résultats ont été appliqués au frittage du bimatériau acier X120Mn12/carbure, associant ténacité et dureté. La même méthodologie a été mise en œuvre pour réaliser le frittage d'un bimatériau acier 1.4313/Stellite 6, associant résistance mécanique et résistance à la corrosion. Ces études ont montré l'importance des interactions chimiques et mécaniques à l'interface des deux couches au cours du frittage de bimatériaux.

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Leclerc, Hugo. "Modélisation, simulations et expérimentations des processus d'agglomération et densification de poudres : application au frittage sélectif par laser." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2056.

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Olmos, Navarrete Luis Rafael. "Étude du frittage de poudres par microtomographie in situ et modélisation discrète." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0006.

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Abstract:

Le frittage en phase solide de poudres est étudié par diverses approches expérimentales et de modélisation. Les cinétiques de densification de plusieurs systèmes à base de poudre de cuivre sont d’abord mesurées par dilatométrie. Ces matériaux sont ensuite observés par microtomographie in situ au synchrotron de Grenoble. Grâce à une analyse quantitative des images 3D obtenues, les paramètres caractérisant leur évolution microstructurale sont suivis tout au long du frittage. Une modélisation du frittage des mêmes matériaux est finalement effectuée à l’aide du code dp3D basé sur la méthode des éléments discrets, qui simule des assemblages aléatoires de particules en interaction aux contacts entre elles. La conjonction des résultats expérimentaux et numériques permet d’évaluer l’influence des phénomènes collectifs, notamment le réarrangement, liés aux hétérogénéités du système (distribution de taille de particules, défauts d’empilement, inclusions inertes) sur le frittage
Solid state sintering of powders is investigated by miscellaneous experimental and modelling methods. Densification kinetics of several systems based on copper powders is first measured by dilatometry. These materials are next observed by in situ microtomography at Grenoble synchrotron. From quantitative analysis of the 3D images obtained, the parameters characterizing their microstructural changes are followed throughout sintering. Modelling of the sintering of the same materials are finally achieved with dp3D discrete element code, which simulates random assemblies of particles interacting at the contacts between each other. The conjunction of experimental and numerical allows evaluating the influence of collective phenomena, as rearrangement, in relation with material heterogeneities (particle size distribution, packing defects ans inert inclusions) on the sintering process

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Langlois, Cyril. "Le Cuivre nanostructuré massif : élaboration par métallurgie des poudres et étude du comportement mécanique." Phd thesis, Université Paris XII Val de Marne, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007715.

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Abstract:

Les nanomatériaux métalliques massifs sont étudiés principalement pour leurs propriétés mécaniques supérieures. La faible taille de grains gêne le déplacement et les interactions entre dislocations. De ce fait, des mécanismes de déformation alternatifs sont responsables de l'augmentation de la limite d'écoulement du matériau et des propriétés plastiques en général.
Nous avons montré qu'il est possible d'obtenir un cuivre nanostructuré massif et de dimensions significatives à partir de la métallurgie des poudres nanocristallines. Les étapes de l'élaboration sont détaillées dans ce travail. Il s'agit de la synthèse des poudres nanocristallines de cuivre, leur compaction, le frittage et l'extrusion hydrostatique différentielle. La microstructure du matériau à chaque étape de l'élaboration est ici étudiée par diffraction des rayons X et microscopie électronique à balayage et en transmission. La caractérisation après extrusion montre que la déformation engendrée repose sur l'activité de dislocations.
A partir des échantillons massifs obtenus, nous avons étudié les propriétés mécaniques du matériau. En traction, il apparaît que la déformation se fait à un niveau de contrainte élevé (400 MPa) et de manière homogène sans voir apparaître de striction. L'élongation maximum obtenue est de 12 %, avec une rupture ductile, sur une éprouvette de dimensions conventionnelles. La sensibilité de la contrainte à la vitesse de déformation a été étudiée en compression. Le cuivre nanostructuré montre un comportement très dépendant de la vitesse de déformation en comparaison avec du cuivre microstructuré. Cette tendance est confirmée par des expériences de nanoindentation.
La microstructure après essai mécanique, étudiée en microscopie électronique en transmission, permet de préciser l'activité des dislocations dans le matériau. Le rôle des dislocations dans les joints de grains est prépondérant, ainsi que la présence majoritaire de sources de dislocations dans les joints de grains. Cette étude a permis l'ébauche d'un mécanisme de déformation.

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Housaer, François. "Elaboration et caractérisation de composites Aluminium/Nanotubes de Carbone obtenus par métallurgie des poudres." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10003/document.

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Abstract:

La métallurgie des poudres permet d’élaborer des pièces à des températures inférieures à la température de fusion et d’obtenir des composites ayant des propriétés remarquables. Ainsi, la faible densité de l’aluminium associée à l’excellente résistance mécanique des nanotubes de carbone (NTC) font des composites Al/NTC des matériaux prometteurs pour divers domaines tels que l’aéronautique ou l’automobile. Cependant, l’obtention de propriétés mécaniques améliorées passe par le contrôle de la microstructure et en particulier des joints de grains. Ainsi, l’absence de porosité et la répartition uniforme des nanotubes de carbone entre les grains sont des conditions nécessaires au renforcement. Un protocole permettant la désagglomération des nanotubes puis leur dispersion an sein d’une poudre d’aluminium a été établi. Sa remarquable efficacité a été caractérisée par microscopie et son impact sur les propriétés mécaniques des matériaux élaborés vérifié. Le frittage des poudres a été effectué par deux méthodes : pressage à chaud et frittage flash. L’étude approfondie des joints de grains a permis de mettre en évidence l’influence des paramètres de frittage (temps, température, technique) sur la réactivité du système Al-NTC. Ainsi, un mécanisme de formation des cristaux de carbure d’aluminium faisant intervenir la cristallisation puis la rupture de la couche d’oxyde en surface des grains d’aluminium est proposé. Enfin, différents paramètres tels que la teneur en NTC, la technique et les conditions de frittage utilisées et l’emploi du broyage comme prétraitement des poudres composites ont été mis en relation avec l’amélioration de la résistance mécanique de l’aluminium constatée
Powder metallurgy routes allow the synthesis below the melting temperature of composites with notable properties. Due to the combination of the aluminum (Al) low density and the excellent mechanical properties of carbon nanotubes (CNT), Al/CNT composites might be promising materials for various fields such as aerospace and automotive. However, the improvement of mechanical properties requires the control of the microstructure and especially of grain boundaries. Indeed, high density and uniform distribution of carbon nanotubes in the matrix are necessary conditions for mechanical strengthening. A protocol was developed in order to ensure the nanotubes disentanglement and dispersion within the aluminum powder. Its high efficiency was characterized by microscopy technics and its impact on the composites mechanical properties was highlighted. The powders are sintered by two methods: hot pressing and spark plasma sintering. The study of grain boundaries highlights the influence of sintering parameters (time, temperature, technique) on the Al-CNT system reactivity. Thus, an aluminum carbides formation mechanism involving crystallization and cracking of the oxide layer at the aluminum grains surface is proposed. Finally, various parameters such as the CNT content, sintering conditions and techniques used and the prior ball milling of the composite powders are related to the improvement of the aluminum mechanical strength

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Azar, Mirella. "Mise en forme et frittage des poudres de céramique nanostructurées : cas d'une alumine de transistion." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0065/these.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire a pour objectif d’élaborer une céramique dense et à microstructure la plus fine possible en frittant une alumine de transition. Cette alumine, présentant des phases initiales métastables, suit donc des transformations de phases lors de la montée en température qui interfèrent avec le frittage. Une structure de forme vermiculaire, avec de larges porosités difficiles à éliminer même à haute température, est systématiquement trouvée à cause de ces transformations. Une étude de l’influence de deux états d’empilement différents de particules nanométriques dans le cru sur la transformation de phase et sur la densification a été conduite, en partant de deux méthodes de mise en forme différentes i) le pressage (d’une poudre sèche) et ii) le coulage en barbotine (mise en forme d’une dispersion). Pour une même densité à cru (62% ±1%), la distribution plus homogène des porosités dans le cru coulé, grâce à une meilleure dispersion de la poudre initialement agglomérée, permet le réarrangement des particules et facilite ainsi la transformation vers la phase stable alpha. De plus, l’homogénéité de distribution de porosités de faible taille, après la transformation, limite la formation de colonies vermiculaires et favorise les cinétiques de frittage. Ce réarrangement a donc permis d’avoir une meilleure densification du compact. Malgré l’amélioration de la densité finale du compact coulé (98%) par rapport au compact pressé (78%), la taille des grains obtenue est plus grande que le micron. Afin de réduire la taille des grains dans le fritté, une optimisation des paramètres de frittage a été réalisé sur des crus coulés par variation de vitesse de chauffe et traitement thermique à basse température. La formation de la structure vermiculaire, dont la présence gêne la densification, peut être évitée pendant la transformation. Cela est possible par un traitement thermique à basse température (950°C) sur un cru coulé. Aucun grossissement des grains n’est observé après la transformation en α-Al2O3. Un ‘cru’ en α-Al2O3 avec une densité élevée (58%) et une taille de particules petites de ~30 nm (identique à la taille initiale de la poudre) a été obtenu. L’obtention de cette microstructure a permis de découpler la transformation avec le frittage/coalescence et donc d’éviter la formation d’une structure vermiculaire. Cependant, cette forme vermiculaire apparaît lors du frittage de ce ‘cru’ en α-Al2O3. Ceci montre que la forme vermiculaire n’est pas liée à la transformation de phase elle-même mais qu’elle résulte d’une coalescence/frittage des particules au premier stade de frittage. Le frittage de l’alumine α sous forme de vermicules ou sous forme de petites particules (~30 nm) donne une structure ayant une densité finale de 98% avec une taille de grains de 2 µm, équi-axes et homogènes quel que soit le chemin de frittage parcouru
The purpose of this study is to produce a fully dense nanostructured alumina ceramics from transition alumina nanopowders, via natural sintering. This alumina is metastable and this metastability may have a critical influence on the sintering behaviour. Furthermore, the transformation into the stable phase is indeed accompanied by vermicular microstructures entrapping a high proportion of intragranular pores. The effect of two forming method, i) cold isostatic pressing and ii) slip casting, on particle packing and the consequent effects on densification, phase transformation, sintering have been studied. For the same initial green density (62 % ±1 %), the samples prepared by slip casting present a better homogeneity of particle packing, du to an optimal dispersion of particles in the slurry. This initial microstructure feature improves the particle rearrangement during the transition to the -alumina and hence enhances the transformation to the thermodynamic stable phase. This rearrangement results in better densification of the compact, which then promotes the sintering of -alumina. Despite the enhancement in the density for the slip casted compact (98 %) by comparison to the pressed one (79 %), the microstructure obtained have a grain size larger than 1 µm. In order to reduce the final grain size, sintering parameters were optimised by studying the effect of heating rate and treatment at lower temperature. It was shown that the formation of vermicular microstructure, which the presence hinders the densification, can be avoided during the phase transformation. This is possible by a heat treatment at low temperature (950 °C) on a slip casted compact. A compact of -alumina with a high density (58%) and small particle size (~30 nm) (same as the initial size of the powder) was obtained. The sintering of alumina with vermicular microstructure or small particles (~30 nm) gives a final microstructure with a density of 98 % and grain size of 2 µm whatever the sintering trajectory for the same particle packing

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Grafoute, Moussa. "Etude des propriétés structurales et modélisations de poudres nanostructurées de fer obtenues par broyage mécanique." Le Mans, 2004. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2004/2004LEMA1016.pdf.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l’étude des propriétés structucturales et magnétiques de poudres nanostructurées de fer pur obtenues par broyage haute énergie. L’analyse par spectrométrie Mössbauer et par diffraction de rayons X, en fonction du temps de broyage, nous a permis de rendre compte de la nature structurale et microstructurale de ces poudres. L’étude par diffraction de rayons X met en évidence une taille moyenne de grains cristallins (type CC) de 13 nm séparés par des joints de grains dont la proportion atomique permet d’estimer leur épaisseur ~ 0. 7 nm. La structure hyperfine observée sur les spectres Mössbauer met en évidence la présence d’une seule composante magnétique à raies fines, attribuée aux grains cristallins avec un champ hyperfin typique de la phase CC. Contrairement aux mesures magnétiques de FC et ZFC, la présence de joints de grains est indispensable pour comprendre les résultats. Afin de comprendre la structure de ces poudres nanostructurées de fer et le rôle des joints de grains, nous avons appliqué la méthode de Monte-Carlo basée sur l’utilisation d’un potentiel de type «Embedded Atom Method». Cette méthode nous a permis de décrire une structure granulaire réaliste composée de grains et de joints de grains résultant de la proximité de grains orientés différemment. La technique consiste à effectuer un recuit simulé à l’aide d’une méthode du thermostat modifiée pour rendre compte de l’histoire de l’échantillon (structures métastables obtenues par broyage haute énergie). L’approche numérique prédit une configuration structurale à l’interface qui n’est, ni de type CC, ni de type CFC mais en accord avec les résultats expérimentaux
This work is devoted to the study of the structural and magnetic properties of nanostructured powders of pure iron obtained by mechanical grinding in a planetary ball mill in argon atmosphere. The analysis by 57Fe Mössbauer spectrometry and X-ray diffraction versus grinding time allows to characterize both the structural and microstructural nature of these powders. The study by X-ray diffraction indicates an average size of crystalline grains bcc-Fe estimated at 13 nm, separated by grain boundaries, the atomic proportion of which makes possible an estimate of their thickness at 0. 7 nm. The hyperfine structure observed on the Mössbauer spectra shows the presence of only one sextet narrow lines, unambiguously attributed to bcc-Fe crystalline grains. On the contrary, both ZFC and FC magnetic measurements show at low temperature magnetic a freezing consistent with the presence of grain boundaries. In order to describe the structure of these nanostructured iron powders and the role of the grain boundaries, Monte-Carlo calculations based on the "Embedded Atom Method" have been developed. This method allows us to describe a realistic granular structure built up of randomly crystalline grains linked by grain boundaries. The technique consists in carrying out simulated annealing using a method of modified thermostat to account for the history of the sample (metastable structures obtained by mechanical milling). Numeric calculations give evidence for a structural configuration at the interface which is, neither bcc, nor fcc type, but consistent with the experimental results

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Ibaseta, Nelson. "Etude expérimentale et modélisation de l'émission d'aérosols ultrafins lors du déversement de poudres nanostructurées." Toulouse, INPT, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000612/.

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Abstract:

Lors de ces dernières années, on constate une croissance considérable des procédés de production de nanoparticules, dont la taille est inférieure à 100 nm. Des questions se posent alors à propos des risques pour l'homme et pour l'environnement associés à la production, à la manipulation et à l'usage des nanoparticules. L'objectif de ce travail est de proposer des nouvelles approches et méthodologies adaptées à l'étude de l'émission d'aérosols ultrafins lors du déversement de poudres nanostructurées, afin de comprendre les mécanismes qui mènent à la mise en suspension des nanoparticules. Un test de nanopoussièrage a été conçu afin d'étudier les aérosols émis par le déversement de trois poudres nanostructurées : TiO2, SiO2 et Al2O3. Les aérosols émis ont été caractérisés en termes de concentration et distribution de taille, à l'aide d'un Impacteur Electrique à Basse Pression (ELPI). Dans tous les cas, on retrouve des aérosols bimodaux, avec deux populations correspondant aux agglomérats micrométriques nanostructurées présents dans la poudre, et aux agrégats nanométriques libérés pas fracture des précédents. Les paramètres opératoires (hauteur de chute et masse déversée) ont une grande influence sur la quantité d'agglomérats micrométriques mis en suspension. En revanche, la quantité d'agrégats ultrafins émis n'est pas influencée significativement par les paramètres opératoires, mais plutôt par la structure des agglomérats qui constituent la poudre. L'existence d'agrégats ultrafins dans l'air a été vérifiée par observation au Microscope Electronique de Balayage des particules déposées sur les plateaux de collecte de l'ELPI. Une analyse d'images a été réalisée sur les photographies des agglomérats de fumée de silice, SiO2. Les résultats montrent une structuration des agglomérats à deux niveaux, avec des agrégats assez ouverts (Df=1. 9) qui sont ensuite agglomérés d'une façon beaucoup plus compacte (Df=2. 5). Il existe donc une relation entre le procédé de production et la structure de la poudre, laquelle détermine la libération des ultrafines. Une approche Euléro-Lagrangienne a été proposée pour modéliser la chute d'un paquet de particules faiblement concentré dans un fluide visqueux au repos. Les résultats montrent que, même dans le régime visqueux (Red£1), il existe une perte en particules qui conduit à terme à la déstabilisation du paquet
The production of nanoparticles (< 100 nm) has been evolving largely since the last decade. New questions arise about the risks for human health and for the environment when producing, handling and using nanoparticles. The aim of this work is to propose new approaches and methodologies for the study of ultrafine aerosol emission by free falling nanostructured powders. A nanodustiness test has been built up for the aerosols generated by three free falling nanopowders: TiO2, SiO2 and Al2O3. Aerosol concentration and size distribution have been measured by an Electric Low-Pressure Impactor (ELPI). In all cases, a bimodal aerosol is observed. One of the aerosol populations corresponds to the nanostructured micrometric agglomerates that constitute the powder. The other one corresponds to ultrafine aggregates, coming from micrometric agglomerates breakage. The height of fall and the dropped mass have a significant influence on the resuspension of micrometric agglomerates, but not a noticeable significant effect on the ultrafine concentration, which is much more affected by the agglomerate structure. Ultrafine aggregates have been observed by Scanning Electron Microscope and an image treatment has been carried out for SiO2 agglomerates. The results show that agglomerates have a two-level structure, with quite open aggregates (Df=1. 9), which are agglomerated in a much more compact way (Df=2. 6). There is hence a relation between the production process and the powder structure which is itself correlated to the quantity of nanoparticles generared by free falling. An Euler-Lagrange approach has been used to model the free fall of a dilute particle cluster in a viscous fluid initially at rest. Results show that, even in the viscous regime (Red£1), there is a particle leakage leading to cluster destabilization

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El, Kabir Tarik. "Etude de matériaux composites à matrice base Al renforcés par des particules Al-Cu-Fe." Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2342.

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Abstract:

Les matériaux quasicristallins (QC) présentent des propriétés mécaniques intéressantes, telles une dureté et un module d’Young élevés, ce qui en fait de bons candidats en tant que renforts pour les matériaux composites à matrices métalliques. Ce travail a pour but l’élaboration et l’étude des microstructures et propriétés mécaniques de matériaux composites à base Al renforcés par des particules QC. Des composites à matrice Al3Mg2, Al, Al-Cu-Mg et Al-Mg-Si renforcés par 50% vol. De particules QC Al-Cu-Fe ont été élaborés par infiltration sous pression de gaz. Les composites obtenus sont complexes et présentent de nombreuses phases résultant de la diffusion de l’aluminium et du cuivre. Ces composites sont caractérisés par des contraintes d’écoulement élevées et une fissuration précoce, quelle que soit la température de déformation. Deux composites à matrice aluminium renforcés par des particules QC ont été élaborés par compression isostatique à chaud (HIP). En fonction de la température d’élaboration, nous avons obtenu des matériaux biphasés, l’un renforcé par des particules tétragonales w-Al-Cu-Fe et l’autre par des particules i-Al-Cu-Fe. Ces matériaux présentent des propriétés mécaniques améliorées par rapport à la matrice seule. La forte dépendance de s0. 2% en température observée dans le composite Al/w suggère que la déformation plastique est contrôlée par des mécanismes thermiquement activés. En revanche, pour le composite Al/i, la contribution des contraintes internes au durcissement du composite est à prendre en compte en plus des mécanismes thermiquement activés
Quasicrystalline (QC) materials exhibit remarkable mechanical properties at low and intermediate temperatures, such as high hardness together with high elastic modulus. One of the potential applications of QC materials is to use them as the reinforcement phase of composite materials. This study reports about processing, microstructures and mechanical properties of Al-based metal matrix composites (MMC) reinforced by QC particles. Five Al-based MMC were produced using the gas pressure infiltration technique. Al3Mg2, Al, Al-Cu-Mg and Al-Mg-Si matrices were used. They were reinforced by 50 % vol. Fraction of Al-Cu-Fe QC particles. The as-produced composites are rather complex and various phases are formed during the production process. These phases were identified to result from diffusion of both the aluminium and the copper. These composites are characterised by high flow stresses, that are unfortunately accompanied by numerous cracks whatever the temperature deformation. Two composites with an Al matrix initially reinforced by QC particles were prepared by hot isostatic pressing (HIP). With this technique two-phase composites are obtained, but depending on the processing temperature, the reinforcement particles are either of i-phase or !-phase. It is observed that ! particles contribute more positively to the improvement of the mechanical properties than the QC particles. The temperature dependences of "0. 2% suggest that the plastic deformation of the composite Al/!-Al-Cu-Fe is controlled by thermally activated mechanisms. In the composite Al/i-Al-Cu-Fe, in addition to thermally activated mechanism, the contribution of the internal stresses to the hardening of the composite must be taken into account

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Roche, Cécile. "Étude de nouveaux matériaux thermoélectriques : cas des phases de Chevrel." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL050N.

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Abstract:

Les phases de Chevrel ont essentiellement été étudiées pour leurs propriétés supraconductrices. D'après le modèle de Slack, ces composés peuvent être de bons composés thermoélectriques à cause de leur structure cristallographique. Ces phases ont en effet une structure très ouverte avec de nombreuses cavités dans lesquelles des cations peuvent être insérés, constituant des centres diffuseurs de phonons. Ces matériaux ont donc une conductivité thermique faible. Les calculs de structure de bandes (méthodes TB-LMTO et KKR) nous ont permis de déterminer quelles compositions des phases de Chevrel pouvaient être semiconductrices. Les composés Zn2 M06 Seg et Cd2 M06 Seg ont été trouvés semiconducteurs et Ti M06 Seg semimétallique avec une très faible densité d'états au niveau de Fermi. D'autres composés comme Cr, Fe ou Ni M06 Seg sont métalliques et pourraient avoir des propriétés magnétiques. Guidés par les calculs théoriques, nous avons entrepris l'élaboration de plusieurs composés. Nous avons utilisé des techniques de métallurgie des poudres (réactions à l'état solide, pressage à chaud. . . ). Les échantillons obtenus n'ont pas la composition voulue et contiennent des phases secondaires (Mo, MoSe2, ZnSe par exemple). Des expériences complémentaires seront effectuées à partir de ces résultats. En parallèle un appareillage de mesure du pouvoir thermoélectrique de la température ambiante à 700 K a été conçu et mis en place. Les échantillons ont été caractérisés du point de vue des propriétés de transport. La résistivité électrique, le pouvoir thermoélectrique et la conductivité thermique ont été mesurés de la température ambiante à 1000 K.

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Jebrouni, Mostafa. "Elaboration de zircones et de dispersions alumine-zircone par réaction dans les sels fondus et caractérisation." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10169.

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Abstract:

La zircone pure est obtenue par reaction de l'oxychlorure de zirconium avec des nitrates alcalins fondus. Les differents facteurs pouvant avoir une influence sur la morphologie de la poudre sont etudies et un mecanisme reactionnel est propose. Les transformations allotropiques de la zircone sont analysees par diffraction de rayon x, microscopie electronique et resonance paramagnetique electronique. Des hypotheses sont avancees pour justifier la metastabilite de la phase quadratique. Des poudres de zircone stabilisee a l'yttrium ultrafines, constituees de cristallites de taille inferieure a 100 a et caracterisees par une repartition tres homogene de l'element dopant, sont elaborees par reaction de l'oxychlorure de zirconium et du chlorure d'yttrium avec les nitrates alcalins fondus. L'influence des conditions d'extraction de l'oxyde du milieu fondu sur sa morphologie et son aptitude au frittage est examinee. Des dispersions alumine-zircone sont elaborees par reaction de l'oxychlorure de zirconium, de chlorure d'aluminium et de chlorure d'yttrium avec les nitrates alcalins fondus. Les effets des grains d'alumine sur la stabilisation de la zircone quadratique en absence d'oxyde d'yttrium sont etudies en premier. Les caracteristiques morphologiques et l'aptitude au frittage de dispersions renfermant de l'oxyde d'yttrium sont ensuite precisees

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Bonnenfant, Denis. "Analyse théorique et expérimentale du comportement de composites particulaires modèles en vue de leur mise en forme par compaction à chaud." Aix-Marseille 2, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX22100.

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Abstract:

L'obtention de materiaux composites a matrice metallique peut se faire par un procede de metallurgie des poudres, la compaction isostatique a chaud. L'objectif de ce travail est de contribuer a la comprehension des mecanismes de densification de tels materiaux. Pour cela, nous avons mis au point un dispositif experimental original, permettant, au moyen d'un scanner a rayons x, de suivre en continu les deformations d'une eprouvette soumise a une sollicitation triaxiale. On utilise un materiau modele, melange de billes de pmma ayant un comportement a chaud viscoplastique, et de billes de verre rigides. A partir de ces experiences, il a ete possible d'analyser l'influence de la fraction d'inclusions rigides, de leur taille, ainsi que de la contrainte deviatorique, sur la densification. Nous proposons ensuite un modele, formule a partir d'un resultat de borne variationnelle sur le potentiel macroscopique de deformation, et independant du comportement viscoplastique de la phase matrice. Ce modele prend en compte la porosite et les inclusions au moyen d'estimations basees sur un schema autocoherent. On propose egalement un moyen de prendre en compte les tailles respectives des inclusions et des grains de matrice. Ensuite, ce modele est compare aux resultats experimentaux sur le pmma, ainsi qu'aux resultats issus de la litterature

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Jerier, Jean-François. "Modélisation de la compression haute densité des poudres métalliques ductiles par la méthode des éléments discrets." Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10242.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse synthétise trois années de recherches dédiées à l’étude numérique et théorique de la compression à haute densité de poudres métalliques. Des différentes phases qu’intègrent la métallurgie des poudres, la phase de compression à froid de la poudre est l’une des phases les plus sensibles de ce procédé de fabrication, car elle influence les propriétés mécaniques de la pièce finale. Il est donc nécessaire de mettre en place une approche numérique qui permet de contrôler et d’optimiser la compression de poudre jusqu’à de fortes valeurs de compacité (compacité supérieure à 0:9). Pour cela, nous proposons de reproduire par la méthode des éléments discrets le comportement de la poudre observé expérimentalement sous différents types de chargement. A ce jour, les simulations via cette méthode sont limitées à une valeur de compacité ne dépassant pas 0:85. Pour dépasser ces limitations, nous présentons un modèle de contact implémenté dans un code éléments discrets libre (Yade). Ce nouveau modèle de contact est développé sur la base de la loi de contact normal qui intègre le terme de densité locale des particules dans son expression, afin de prendre en compte l’incompressibilité des grains se produisant à des valeurs de compacité supérieures à 0:85. Dans le but de procéder à des simulations plus réalistes, un nouvel algorithme géométrique de génération d’empilements de sphères polydisperses est développé. Ce nouvel outil numérique est capable de générer très rapidement de grands assemblages de sphères en contact tout en contrôlant différents paramètres comme la distribution de la compacité, la taille minimale et maximale des sphères. Avec le modèle de contact capable de reproduire l’interaction entre les grains et la création d’un algorithme pouvant générer des assemblages de sphères similaires à un tas de poudres, nous procédons à des simulations de compression isostatique et en matrice pour différents types de poudres (cuivre, aluminium, fer). Les résultats obtenus sont directement comparés à ceux issus des simulations éléments finis multi-particules et de l’expérience. Ces comparaisons permettent ainsi de valider et de tester la robustesse du modèle de contact développé. Pour finir, nous investiguons sur la base de nos divers développements validés, l’évolution d’une poudre d’aluminium avec un gradient de compacité au cours d’une compression en matrice
This Ph. D. Manuscript synthesises three years of research dedicated to numerical and theoretical studies of high density powder compaction. During cold compaction process, the compaction stage is among the most sensitive powder metallurgy’s stages, because it has a strong impact on the mechanical properties of the final part. It is necessary to find a numerical approach to control and to optimize the high density powder compaction (density value above 0:9). We propose to model by the discrete element method the behaviour of powder which is observed experimentally under different loading paths. To date, the discrete element simulations are not able to model the powder compaction for high density values (density is limited at 0:85). To go beyond this limit, we present a contact model implemented into a discrete element open-source software (Yade). This new contact model is based on a normal contact law which integrates in its expression the local density parameter. This new local variable takes into account the incompressibility of the material which appears at density values above 0:85. In order to realize more realistic simulations, a new geometric algorithm to generate polydisperse sphere packings is developed. This new numerical tool is able to generate very fast large sphere assemblies with different properties controlled by the user as: density distribution, the minimal and maximal size of spheres. With the contact model capable of reproducing the granular interaction up to high density value and the geometric algorithm which generates sphere assemblies similar to powder, we realize simulations of isostatic and closed die compaction for various types of powder (copper, aluminium, iron). The results are directly compared with those obtained by multi-particle finite element method and by experimental tests. These comparisons allow to validate and test the robustness of the contact model developed here. Finally, we investigate the evolution of aluminium powder assembly composed with an initial graded density distribution during the closed die compaction

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Terzi, Sofiane. "Comportement à haute température du superalliage Udimet 720 élaboré par Métallurgie des Poudres et optimisé pour la tenue en fluage." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7505/1/terzi.pdf.

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Abstract:

Le développement des réacteurs nucléaires « haute température » fonctionnant à cycle direct sous hélium implique de nouvelles exigences pour les matériaux de structure du réacteur. Ainsi les disques de turbine de diamètre 1,3 m sont sollicités à 700°C pendant 60000 h sans maintenance. L'alliage Udimet 720, par ses propriétés intrinsèques et par son usage courant dans l'industrie aéronautique, constitue un bon candidat à la condition expresse de pouvoir fabriquer de grands disques avec l'homogénéité microstructurale requise. Pour ces disques de grand diamètre, l'élaboration par Métallurgie des Poudres (MdP) apparaît comme une voie prometteuse pour la fabrication des demi-produits sans macroségrégation. Cependant ce procédé ne permet pas d'obtenir une taille de grain suffisante pour répondre au cahier des charges en fluage. Dans cette perspective, un cycle de Compression Isostatique à Chaud (CIC) découplé en température et pression a été appliqué à la poudre. On obtient une microstructure présentant une taille de grain supérieure à celle de l'Udimet 720 MdP consolidé par un cycle de CIC conventionnel. L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement à haute température de cet alliage. Les observations par microscopie ont révélé une structure composée de grains fins d'une taille d'environ 20 5m associée à des gros grains dont la taille peut atteindre 80 5m, répartis de façon homogène. Les observations ont également montré que la majorité des joints de grains ne sont pas contigus avec les frontières des anciennes particules de poudre (PPB pour Prior Particles Boundaries). Par ailleurs, l'application de traitements thermiques post-CIC conventionnels permet d'obtenir une précipitation g' composée de deux populations de précipités de tailles différentes. L'étude des propriétés à haute température de l'alliage a révélé un comportement en fluage à 700°C et 750°C proche de celui d'une nuance forgée à gros grains et donc une résistance en fluage fortement augmentée par rapport à l'Udimet MdP consolidé par un cycle de CIC conventionnel. L'accroissement du temps à rupture observé en fluage est attribué d'une part au découplage des joints de grains avec les PPB, diminuant ainsi le nombre de sites d'endommagement, et d'autre part à l'augmentation de taille de grain limitant la déformation par glissement intergranulaire. Dans la gamme de contraintes prospectée, les résultats ont montré que la vitesse de déformation est contrôlée par des mécanismes de déformation dislocationnels avec principalement du contournement d'Orowan. La déformation à haute température de l'alliage étudié a été modélisée. Le modèle utilisé est basé sur l'évolution de la densité de dislocations. La valeur des différents paramètres mis en jeu a été estimée ou encadrée à partir des caractéristiques physiques de l'alliage puis ajustée sur la partie primaire et secondaire de trois courbes de fluage. Le jeu de paramètres obtenu a ensuite été employé pour simuler les courbes de fluage aux différentes contraintes ainsi que les courbes de traction à trois vitesses de déformation différentes. Les résultats ont montré que le modèle décrit bien le fluage primaire et secondaire du matériau ainsi que la traction à basse vitesse. Ce modèle nous a permis de prévoir le comportement en fluage du matériau quand la précipitation g' est modifiée par une variation des traitements thermiques post-CIC.

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Robert-Perron, Étienne. "Contributions à l'amélioration des propriétés mécaniques de pièces fabriquées par métallurgie des poudres ayant subi une opération d'usinage à cru." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24635/24635.pdf.

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Collet, Romaric. "Mécanismes de consolidation et de densification de poudres de cuivre lors d'un frittage SPS." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS049/document.

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Abstract:

La technologie Spark Plasma Sintering (SPS) permet la conception de matériaux denses avec des microstructures fines. Il s’agit d’une variante du pressage à chaud (HP) qui utilise un courant pulsé pour chauffer la matrice et le matériau. Les phénomènes mis en jeu restent mal compris et sujets à controverse, laissant plusieurs interrogations : - Pourquoi le frittage par SPS apparaît-il plus efficace que les méthodes de frittage sous charge classiques ? Quels sont les mécanismes de densification et de consolidation activés qui déterminent l’élaboration par SPS ? Le passage du courant joue-t-il un rôle dans ces mécanismes et si oui lequel ? Ce travail vise à répondre à ces questions dans le cas de poudres de cuivre sphériques de 10 à 50 µm. Des comparaisons systématiques ont été réalisées avec le pressage à chaud classique, dans des conditions identiques. La cinétique de densification a été étudiée à l’échelle macroscopique et à l’échelle de la microstructure. L’observation de la formation des cous de frittage a été réalisée à partir de fractographies et de sections polies. La densification est assurée par la déformation des particules due à la charge appliquée et à l’augmentation de la température. Aucune différence, ni macroscopique, ni microscopique, n’a été mise en évidence entre l’élaboration par HP et celle par SPS, même lorsque des conditions favorables à la mise en évidence ont été utilisées : couches d’oxyde développée sur les particules, passage du courant forcé dans l’échantillon, fortes intensités appliquées par des « pulses » de courant. Dans les conditions étudiées, il n’apparaît aucun effet spécifique lié au courant
Spark plasma sintering is a manufacturing process that leads to dense materials with fine microstructures. SPS combines heating and uniaxial load as well as the Hot Pressing (HP) process but the material is heated using a pulsed current. The phenomena occurring during SPS are not fully understood and are still an open point: -Which densification and consolidation mechanisms are involved during SPS? -Why is sintering by SPS more efficient than sintering by traditional ways such as HP? –Does electrical current modify the sintering mechanisms? The aim of this work is to answer these questions in the case of spherical copper powder (from 10 to 50 µm). Comparisons between SPS and HP were performed using the same process conditions. The densification rate was studied macroscopically and microscopically. The evolution of the necks between particles was followed by cross sections and fractography. The densification is realized by plastic deformation due to the applied load and the temperature increase. No difference between SPS and HP was observed although sintering conditions favorable to the occurrence of specific phenomena were applied: oxide layer coating the particles, current forced through the sample, high intensity using a pulsed current. In the studied conditions, no specific effect was observed due to the current presence

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Dissertations / Theses on the topic 'Pressage (Métallurgie des poudres)'

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