Identifiant pérenne de la notice : 236842668
Notice de type
Notice de regroupement
Note publique d'information : Dans ce travail, nous avons élaboré et caractérisé divers composites à matrice d'alumine
renforcée par des particules de nickel ou de molybdène. En faisant varier de façon
systématique la teneur en métal et les conditions de synthèse de ces composites (cobroyage
ou procédé d'imprégnation), nous avons pu produire des matériaux denses de microstructure
et de résistance mécanique couvrant une gamme extrêmement étendue. Les matériaux élaborés
par imprégnation d'une poudre d'alumine par un précurseur de métal se distinguent
par la finesse remarquable de leur microstructure (nanocomposites), au contraire des
composites obtenus par cobroyage des poudres d'alumine et de métal, de nature plus
grossière (composites microniques). Nous avons ainsi pu vérifier que l'incorporation
de particules métalliques dans la matrice céramique peut induire une augmentation
très significative de sa résistance (jusqu'à 80% pour la résistance en flexion et
jusqu'à 60% pour la ténacité). Cet accroissement du niveau de performance est attribué
à une combinaison des phénomènes de pontage des fissures et de microfissuration. Les
observations par microscopie électronique ont permis de démontrer que le niveau des
performances mécaniques dépend de manière critique de la taille des particules ainsi
que de la différence de coefficient de dilatation thermique entre les phases céramiques
(am) et métalliques (ap). Pour les composites tels que am-ap<0, il existe ainsi une
taille optimale de particules pour le renforcement de la ténacité. Des simulations
numériques des phénomènes micro-mécaniques à l'œuvre dans ces composites (MEF) ainsi
qu'un modèle analytique de renforcement de la ténacité ont également été développés
dans ce travail.
Note publique d'information : In this work, we prepared and characterised various alumina matrix composites reinforced
by Ni or Mo particles. By modifying systematically the amount of metal as well as
the processing route (co-milling or impregnation), the materials obtained are dense
and exhibit a large range of grain size and mechanical resistance. Materials prepared
by impregnating an alumina powder with a metal precursor exhibit remarkably fine
microstructures (nanocomposites). On the other hand, mixing an alumina powder with
a metal powder (co-milling route) leads to composites with much coarser microstructures
(microcomposites). We thus verified that the ceramic resistance can be dramatically
improved by introducing metallic particles (up to 80% for the flexural strength and
up to 60% for toughness). This enhancement of the materials performance is due to
a combination of crack bridging and microcracking phenomena. On the basis of SEM and
TEM observations, we confirmed that mechanical properties strongly depend on both
the metal particle size and the difference of coefficient of thermal expansion between
the ceramic (am) and the metallic phases (ap). For the composites satisfying am-ap<0,
an optimal particle size associated to the largest toughness value has been detected.
Computer simulations (FEM) of the above-mentioned micro-mechanical phenomena have
been performed in this work. A theoretical model that aims at explaining the toughness
improvement is also proposed.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
