Études fondamentales pour la compréhension des mécanismes de densification des matériaux par la technologie Spark Plasma Sintering

par Anthony Pavia

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Claude Estournès et de Alain Peigney.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La technologie de frittage flash " Spark Plasma Sintering " (SPS) permet de consolider et de densifier des matériaux nanostructurés avec des cinétiques plus importantes que les techniques conventionnelles de frittage, mais les mécanismes mis en jeu restent cependant mal définis. L'étude a porté sur la densification et la réactivité de matériaux céramiques ou métalliques (Al2O3, Mn et CoAl2O4). L'application de l'équation cinétique de densification en régime isotherme relative au frittage sous charge a révélé les limites d'utilisation de ce modèle et la nécessité de le modifier pour les traitements SPS. Des pistes d'améliorations ont été proposées en ce sens. La mise en place d'une instrumentation spécifique a permis de mieux connaître les conditions thermiques et électriques réelles subies par des échantillons possédant des propriétés de conductivité électrique différentes, ainsi que de définir les valeurs électriques pertinentes pour la détermination du chauffage par effet Joule. La réalisation d'un modèle numérique par éléments finis confirme les résultats obtenus expérimentalement.

  • Titre traduit

    Fundamental studies for understanding the densification mechanisms of materials by the "Spark plasma sintering" technology"


  • Résumé

    The fast sintering technology 'spark plasma sintering" (SPS) allows to consolidate and densify nanostructured materials with increased kinetics compared to conventional sintering techniques, but the mechanisms involved remain unclear. The study focused on the densification and reactivity of metal or ceramic materials (Al2O3, Mn and CoAl2O4). The application in the isothermal regime of the densification kinetic equation developed to describe hot pressing sintering revealed the limitations of this model and the need of its improvement for SPS treatments. Possible improvements have been proposed in this direction. The development of a specific instrumentation allowed to better understand the real thermal and electrical conditions undergone by samples having different electrical conductivity properties, and to define relevant electrical values for the determination of Joule heating. The realization of a finite element model confirms the results obtained experimentally.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (274 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0251
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