Approche méthodologique du frittage sous charge de céramiques

par Jean-Francois Roy

Thèse de doctorat en Génie de matéraiux

Sous la direction de Christian Brodhag.

Soutenue en 1993

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne) (laboratoire) .

mots clés

• Alumine
• Supraconducteurs
• Frittage (métallurgie)

Résumé

Notre objectif est axé sur la connaissance des paramètres de frittage de poudres céramiques pour un meilleur contrôle de la fabrication et une meilleures maîtrise des propriétés ultérieures (mécaniques, électromagnétiques,. . . ). Dans cette otique, nous nous sommes attachés à améliorer les possibilités d'un équipement de pressage haute-température par le pilotage et l'acquisition informatisée des données. D'autre part, l'adoption d'une stratégie de recherche basée sur l'élaboration de plans d'expériences, a facilité, par modélisation, l'interprétation des résultats pour trois études distinctes : -l'étude de la phase supraconductrice YBaCuO a mis en évidence les conditions d'élaboration de massifs supraconducteurs par frittage à températures inférieures à 450°C sous fortes pressions et sans recuit ultérieur. - l'étude d'une alumine Bayer a montré l'influence des paramètres de frittage avec ou sans charge sur la microstructure et les propriétés mécaniques. -l'étude du système Al203-AlN -MgO a permis par frittage réactif sous charge d'optimiser les propriétés mécaniques dans un domaine d' intérêt.

Titre traduit

= Methodology approach of hot-pressing for different ceramics (superconductor, alumina. Alumina-aluminum nitride-magnesia system)

Résumé

The purpose of this work is to investigate sintering parameters for different ceramics with the aim of a better manufacturing control and a better properties (mechanical, electromagnetic, ,. . )control. In this perspective, the laboratory hot-press capacities were improved by data computerization and processing. Moreover, the results analysis from mathematical models was made easier by the use of a specifie methodology of research based on the construction of experimentf plans. Three different ceramics were studied : - the YBaCuO superconductor study specified the conditions of bulk elaboration by hot-pressing with high pressures and law temperatures less than 450°C. A later annealing under air is not required for restoring tfie superconductivity properties. - the Bayer alumina study exhioi ted tbe effect of the parameters of pressureless sintering and hot-pressing on the microstructure and mechanical properties. - the A12O3-AlN-MgO system study by reactive hot-pressing allowed to obtain optimum mechanical properties from a selected domain of interest.