Etude de la propagation sous critique de fissures dans les phosphates de calcium : cas de l'hydroxyapatite et du phosphate tri-calcique
par Chahid Benaqqa
Thèse de doctorat en Génie des matériaux
Sous la direction de Gilbert Fantozzi.
Soutenue en 2003
à Lyon, INSA en cotutelle avec l'Ecole Mohammadia d'Ingénieurs, Rabat , en partenariat avec GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA) (laboratoire) .
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Résumé
Dans ce travail, des essais de double torsion ont été réalisés pour étudier la propagation lente de fissures dans l'hydroxyapatite (HAP, Ca10(PO4)6(OH)2), le Phosphate tricalcique (TCP, Ca3(PO4)2) et un composite HAP/b-TCP (70/30) sous forme dense. Les lois de variation de la vitesse, V, en fonction du facteur d'intensité de contrainte, KI, qui sont des lois intrinsèques de propagation de fissure pour chaque céramique, ont été obtenues dans différents environnements et conditions d'élaboration. Les courbes V-KI des trois matériaux se composent de trois stades bien distincts, dus aux mécanismes de corrosion sous contrainte par les molécules d'eau. Ces bio-céramiques semblent être très sensibles à la propagation sous-critique de fissures, qui peut se produire même pour des facteurs d'intensité de contrainte très faibles. Ceci peut être attribué aux groupes hydroxyles, favorisant l'adsorption de l'eau, à l'origine d'une forte chute de l'énergie de surface. La présence d'un seuil définissant l'intervalle de sécurité d'utilisation a été également observée. Cette étude démontre en outre que les conditions d'élaboration doivent être soigneusement contrôlées, en particulier, la température de frittage, qui a un effet significatif sur les lois V-KI. Un frittage 50ʿC au-dessus ou au-dessous de la température optimale, par exemple, peut décaler les lois de propagation vers de très faible facteurs d'intensité de contrainte. Des essais sont aussi réalisés en vu de révéler l'influence du vieillissement sur les lois V-KI.
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