Thèse soutenue

Composites aluminium - nanotubes de carbone pour application électrique : élaboration par métallurgie liquide, mise en forme et caractérisation
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Paul Timothée Louis Royes
Direction : David Balloy
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique, Génie Civil, Energétique, Matériaux
Date : Soutenance le 10/07/2015
Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Lille (LML) - Laboratoire de mécanique de Lille / LML
Jury : Président / Présidente : Jean-François Silvain
Examinateurs / Examinatrices : Yannick Champion
Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Combeau

Résumé

FR  |  
EN

L’allègement des structures, et notamment des câbles électriques, est un enjeu majeur pour les industries aéronautique et ferroviaire, grandes consommatrices en ressources énergétiques. L’utilisation de nanotubes de carbone (NTC) comme renforts dans l’élaboration de matériaux composites à matrice aluminium est une solution prometteuse pour obtenir un matériau à propriétés améliorées. L’élaboration par métallurgie liquide en four à induction d’un matériau Al-NTC fait face à des challenges tels que l’intégration et la dispersion des NTC dans l’aluminium liquide. Une démarche par intégration d’échelles a été mise en œuvre avec des fibres et des nanofibres de fibres de carbone (NFC), et a permis d’identifier que la présence d’une interface cuivrée à la surface des renforts et un brassage mécanique sont les points clés pour favoriser le mouillage et la dispersion des NTC. Un matériau Al-NFC à propriétés mécaniques améliorées a été élaboré et la contribution du cuivre apporté par l’interface a pu être quantifiée. La contribution des NFC sur l’amélioration de la résistance élastique par rapport à l’aluminium de référence est de +44% avec des paramètres d’élaboration optimisés.Le comportement des NTC avec et sans interface cuivre dans l’aluminium liquide a été étudié selon des considérations thermodynamiques et cinétiques. Un modèle de croissance de carbures d’aluminium a ainsi pu être établi théoriquement et calibré expérimentalement avec une méthode de corrélation par intégration d’images. L’influence des NTC sur la germination hétérogène de l’aluminium a également été étudiée et une méthode permettant d’obtenir des éprouvettes à structure équiaxe fine a été déterminée.