Elaboration et caractérisation de composites duplex "Composites laminaires tri-couches à base d'alumine"

par Hossein Abdizadeh

Thèse de doctorat en Génie des Matériaux

Sous la direction de Gilbert Fantozzi.

Soutenue en 1997

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) , en partenariat avec Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon ; 1957-....) (laboratoire) et de University of Teheran (laboratoire) .

mots clés

• Composites
• Stratifiés
• Céramique
• Alumine
• Frittage (métallurgie)

Résumé

Le but de ce sujet est de développer le procédé d'élaboration de "Composites Duplex Laminés" à base d'alumine : Il s'agit d'utiliser le concept des « Matériaux à Gradient de Fonction» pour concilier les exigences d'une résistance élevée avec une grande fiabilité. Les multi-couches alumine-alumine sont élaborées par la technique de la métallurgie de poudre et frittage naturel. L'évolution des microstructures est obtenue par modification des conditions de frittage (température et palier) et de dopage. Les couches externes possèdent une microstructure fine (résistance• mécanique élevée mais faible résistance à la propagation de fissure), la microstructure de la couche interne est optimisée de façon à présenter un effet R important (blocage des fissures provenant des couches externes). Nous avons commencé par l'élaboration des échantillons mono-couches d'alumine. Ensuite une analyse quantitative des microstructures corrélées aux propriétés mécaniques pour chacune des couches nous a permis de connaître les conditions optimales d'élaboration des microstructures. Les matériaux duplex proprement dit (tri-couches) sont élaborés sur cette base. Ces duplex sont caractérisés par l'évolution de leur résistance à la flexion en fonction de la taille des défauts surfaciques (indentation) et leur résistance aux chocs thermiques.

Titre traduit

= Elaboration and characterization of duplex composites «alumina based laminated tri-layer composites»

Résumé

The aim of this study was to investigate the manufacturing process of the laminated composites based on alumina: It concern to use the concept of "Functionally Gradient Materials" for conciliate the requirement of a high strength with a great reliability. The multi-layers of alumina-alumina are elaborated via the powder metallurgy technique and natural sintering. The microstructural evolution is obtained by modification of sintering conditions (temperature and time) and of doping. The outer layers possess• a fine microstructure (high strength but weak resistance of crack propagation), the microstructure of the inner layer is optimized so that offer an important R-curve behavior (locking the cracks from the outer layers). We began by elaboration of the mono-layer alumina specimens. After, a microstructural quantitative analysis in correlation with the mechanical properties for each layer, allowed us to know the optimal condition of microstructural elaboration. The duplex materials (tri-layers) are elaborated on this base. These duplex are characterized via evolution of their bending strength versus the surface flaw size (indentation) and their thermal choc resistance.