Contribution à l'étude de la carbonisation et de la graphitation de mélanges constitués d'un liant à base de brai de houille et de carbone granulaire : Influence de la formulation du mélange sur les propriétés des céramiques noires

par Vincent Clausse

Thèse de doctorat en Physique et chimie de la matière et des matériaux

Sous la direction de Guy Furdin.

Soutenue en 2005

à Nancy 1 .

mots clés

• Graphite artificiel
• Céramiques noires
• Composite carbone - carbone granulaire
• Brai de houille
• Soufre
• Graphitation
• Conductivité thermique
• Carbonisation -- Thèses et écrits académiques
• Graphite -- Composés -- Thèses et écrits académiques
• Goudron de houille -- Thèses et écrits académiques
• Soufre -- Composés -- Thèses et écrits académiques
• Matériaux céramiques -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Ce travail de thèse est consacré à l'étude du traitement thermique de tubes d'échangeur de chaleur en céramique noire et à leurs caractérisations. Dans les tubes étudiés, du soufre est ajouté en quantité contrôlée au brai afin d'accroître les propriétés mécaniques du tube. Cet élément modifie fortement l'évolution du liant lors du traitement thermique (forte diminution de la perte de masse). De plus, pour une concentration massique en soufre dans le liant cru supérieure à 10%, la graphitation des semi-cokes est fortement limitée par la réticulation des molécules mésogènes par le soufre. L'étude de la cuisson des tubes a mis en évidence une forte influence de la température finale de traitement sur les propriétés des tubes, tandis qu'aucune influence de la loi de chauffe n'a été observée. De plus il est apparu que l'orientation des grains constituant la charge conditionne fortement les caractéristiques des tubes.

Titre traduit

Studies of carbonization and graphitization of black ceramics prepared by mixing coal tar pitch and granular carbon : The effect of the composition on the properties of heat treated materials

Résumé

This work was dedicated to the thermal treatment of heat exchanger tubes made of black ceramics, and to the study of their characterisation. Controlled amount of sulphur is added to coal tar pitch in order to increase the mechanical properties of the tubes. This element strongly modifies the binder evolution during the thermal treatment (drop of the weight lost). Moreover, for a sulphur weight fraction higher than 10%, the graphitation of the semi-coke is strongly limited by sulphur induced crosslinking of mesogen molecules. The investigation of the thermal treatment of the tubes has shown the major role of the final temperature on the properties, while no influence of the heating rate could be observed. The dependence of the orientation of the filler grains on the properties of the tube was evidenced.