Structure et propriétés de mousses d'aluminium élaborées par réplication de préforme de sel

par Ariane Marmottant

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Luc Salvo et de Andreas Mortensen.

Soutenue en 2006

à Grenoble INPG .

mots clés

• Mousse d'alumium -- Propriétés mécaniques
• Preformes de sel -- Réplication
• Mousses d'aluminium -- Structure -- Microtomographie
• Mousses d'aluminium -- Densification -- Modélisation tridimensionnelle
• Mousses métalliques
• Structure cellulaire (physique)
• Élasticité
• Microtomographie

Résumé

Cette thèse étudie l'influence d'une variation de structure dans des mousses d'Aluminium sur ses propriétés mécaniques (module d'Young et limite élastique). Des mousses d'Aluminium pur sont élaborées par réplication de préformes de sel. Cette méthode comporte trois étapes: (i) l'élaboration d'une préforme de sel NaC1 poreuse de densité contrôlée, (ii) l'infiltration de cette préforme par de l'aluminium liquide, (iii) la dissolution du sel. Afin de faire varier la structure de la mousse, la préforme de sel est densifiée soit par compaction, soit par frittage, et différentes tailles et formes de sel sont utilisées. La structure des mousses est caractérisée par micro-tomographie aux rayons X et analyse d'image 3D. Il est montré que les mousses répliquées présentent une transition structurale lorsque leur densité varie. Cette transition est à l'origine d'un comportement mécanique «original» pour des mousses à porosité ouverte. Une adaptation du modèle de Gibson et Ashby est proposée afin de relier la transition structurale observée et les variations du module d'Young.

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Titre traduit

Structure and properties of replicated aluminium foams

Résumé

The present work investigates the influence of structural fluctuations on the mechanical properties of aluminium foams (Young's modulus and yield stress). Aluminium foams are produced using salt patterns. This method consists in: (i) the processing of a porous salt pattern (sodium chloride), the density of which is controlled, (ii) the infiltration of this pattern by molten aluminium, (iii) the leaching of the salt. Ln order to vary the foam structure, the pattern is densified using isostatic compaction or sintering; different salt shapes and sizes are also used. The foam structure is characterised by X-ray microtomography and three-dimensional analysis. It is observed that replicated foams display a structural transition as their relative density increases. This transition causes the mechanical behaviour to be unusual. An adaptation of the Gibson and Ashby model is proposed to link the structural transition and the Young's modulus evolutions.