Développement d’une nouvelle technique d’élaboration de mousses d’acier par fonderie et caractérisation mécanique

par Jonathan Dairon

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Gérard Degallaix.

Soutenue en 2008

à l'Ecole Centrale de Lille .


  • Résumé

    Les mousses métalliques sont des matériaux intéressants pour fabriquer des absorbeurs d’énergie et des panneaux de faible masse travaillant en flexion. Jusque là, l’aluminium a principalement été employé : sa masse volumique réduite et ses performances mécaniques assez élevées ont fait de lui le candidat idéal pour créer des structures rigides et légères pouvant absorber de grandes quantités d’énergie. Cette thèse étudie la possibilité d’employer de l’acier pour produire des mousses métalliques. L’objectif est de tirer parti du faible coût et/ou des performances mécaniques très élevées de ce métal pour fabriquer des mousses rivalisant avec les mousses d’aluminium. Pour fabriquer des mousses d’acier, deux types de techniques ont été testés dans le cadre de cette thèse : le moussage d’un métal liquide et l’infiltration d’une préforme. Le premier consiste à former une mousse liquide qui est ensuite solidifiée. Pour cela, nous nous sommes attachés à introduire du gaz dans l’acier et à créer les conditions pour que la mousse formée soit stable. Le second consiste à couler le métal dans un réseau de porosités ayant la forme d’une mousse. Pour cette étude, nous avons mis au point une nouvelle technique de fabrication de préformes. Nous avons également étudié les paramètres conditionnant les possibilités de ce procédé en termes de taille de pièce. Finalement, les performances des mousses d’acier fabriquées par infiltration ont été évaluées, via des essais de compression uniaxiale, pour les comparer à celles des mousses d’aluminium. Une première modélisation numérique de la mousse d’acier a aussi été effectuée, pour en apprécier la pertinence à prévoir le comportement de ce matériau.

  • Titre traduit

    Development of a new elaboration technique of steel foams by metal casting and mechanical characterization


  • Résumé

    Metal foams are interesting materials for manufacturing energy absorbers and bending working panels. So far, aluminium has almost been the only metal to be employed : its weak density and fairly high mechanical performances have made of it the perfect candidate to make stiff and light structures able to absorb huge quantities of energy. This thesis deals with the opportunity to use steel in metal foam production. The aim is to take advantage of the low cost and/or of the high mechanical performances of this metal to compete with aluminium in metal foam manufacture. To produce steel foams, two kinds of processes have been tested during this thesis : liquid metal foaming and preform infiltration. The first consists in making liquid foam which solidifies afterwards. In this goal, we worked on gas introduction in the metal and on the conditions of stability of the foam. The second consists in casting metal into a porous network of which the shape is that of foam. For this study, we developed a new technique for making preforms. We also studied parameters which could affect the possibilities of infiltration process, as for part size. At last, performances of steel foams which were manufactured by infiltration process were evaluated through compression tests, in order to compare them with aluminium foams. A first numerical modelling work was done as well to appreciate its relevancy in predicting the behaviour of this material.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (226 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu’au 10/12/2010
  • Annexes : Bibliographie 148 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole Centrale de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Centre de documentation.
  • Non disponible pour le PEB
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