Etude de l'interaction rayonnement-matière dans un milieu granulaire en vue de l'application au procédé de frittage laser

par Sophie Faure

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Pierre Abelard.

Soutenue en 2004

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Indice d'extinction
• Indice de réfraction
• Spectroscopie infrarouge
• Méthode de Monte Carlo
• Frittage (métallurgie)
• Placage (métallurgie)
• Transfert de chaleur

Résumé

L'objectif de ce travail est de mieux appréhender les mécanismes thermo-radiatifs intervenant dans le frittage laser en phase solide. L'interaction entre le rayonnement d'un laser Nd-YAG et des matériaux transparents à 1,064 µm, comme l'alumine ou une fritte de verre, est étudiée, en particulier l'absorption et la réflexion du rayonnement par la poudre. Un élément absorbant vers 1µm, tel le fer, est ajouté, par dopage du verre et par mélange ou enrobage de l'alumine. Deux approches complémentaires sont menées : l'une expérimentale, sur poudres avec un spectromètre muni d'une sphère d'intégration et sur matériaux homogènes de même composition, dans le cas des verres, afin d'obtenir leurs indices de réfraction n et d'extinction κ; l'autre numérique, grâce à une simulation par la méthode de Monte-Carlo et un modèle à n flux, qui permet d'étudier l'influence de divers paramètres et de calculer l'énergie absorbée dans chaque grain. Enfin, l'aspect thermique est abordé

Titre traduit

Study of the laser-material interaction in a powder for the application to the laser sintering process

Résumé

The aim of this work is to understand the thermo-radiative mechanisms in the laser sintering process in solid phase. The study is about the interaction between the radiation of a Nd-YAG laser and transparent materials at 1,064 µm, like alumina and a glass, particularly the absorption and the reflection of the radiation by the powder. An absorbing element towards 1µm, such as iron, is added to the glass by doping and to alumina by mixture or coating. Two complementary approaches are carried out : an experimental one, on powders with an integrating sphere and on homogeneous materials with the same composition, in the case of glasses, in order to obtain their indexes of refraction n and extinction κ; a numerical one, using a simulation by the Monte-Carlo method and a model with n flows. With this simulation, the influence of various parameters is studied and the energy absorbed in each grain can be calculated. Thermal aspect is also taken into account