Elaboration de matériaux w-Cu à gradient de propriétés fonctionnelles (FGM) par métallurgie des poudres : application en tant que composants face au plasma de machines de fusion thermonucléaire de type Iter

par Jean-Joël Raharijaona

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, et électrochimie

Sous la direction de Jean-Michel Missiaen.

Soutenue en 2009

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    L’objectif de ce travail était d’étudier et d’optimiser le frittage de matériaux W-Cu à gradient de composition, en vue d’application pour des composants de première paroi de machines de fusion thermonucléaire de type ITER. Le gradient de composition génère un gradient de propriétés fonctionnelles (FGM). Il a été démontré, par des calculs thermomécaniques simplifiés, l’intérêt d’utiliser ces matériaux pour augmenter la durée de vie des Composants Face au Plasma de fusion. Le procédé par métallurgie des poudres a été optimisé pour l’élaboration, en définissant un traitement thermique optimal, sous He/H2. L’influence de la teneur en cuivre sur le frittage de composites W-Cu a permis d’en préciser les mécanismes. L’étude du frittage de matériaux W-Cu à gradient de composition et de granulométrie a révélé deux étapes de migration de liquide, validées par un modèle de calcul de pressions capillaires.


  • Résumé

    The aim of this study was to study and optimize the sintering of W-Cu graded composition materials, for first wall of Iter-like thermonuclear reactor application. The graded composition in the material leads to the functionally graded material (FGM). It was shown the interest to use W-Cu FGM to improve the lifetime of plasma facing components (PCF), by performing simplified thermomechanical calculations. To process W-Cu FGM, powder metallurgy route was analyzed and optimized from W-CuO sintering helped specify mixtures. The interest to reduce the oxides on the sintering of W-Cu powder mixtures was highlightied. An optimal heating treatment under He/H2 atmosphere was defined for W-Cu sintering. The effect of the Cu-content on W-Cu sintering helped specify the sintering mechanisms. The study of W-Cu FGM sintering and differential grain size revealed two liquid migration steps. These two steps were confirmed by using a model of capillary pressure calculation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (295 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 145 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/INPG/0123/D
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