Elaboration et caractérisation de composites dispersoïdes ternaires base alumine-zircone a vocation thermomécanique

= Elaboration and characterization of ternary dispersoid composites based on zirconia - alumina compositions for thermomechanical applications

• Auteur / Autrice : Yves Jorand
• Direction : Gilbert Fantozzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007) - École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés thermomécaniques

Colloïdes

Composites

Résumé

Pour augmenter la ténacité de l'alumine, l'ajout de dispersoïdes de zircone s'avère très efficace, mais seulement à température ambiante. Nous envisageons donc l'ajout d'une troisième phase dispersoïde non-oxyde pour améliorer, à moindre coût, le comportement à haute température de ces composites. Nous réalisons dans un premier temps une évaluation, en vue d'un usage céramique, de poudres d'alumine expérimentales et de la nuance commerciale P172SB produites par ALUMINIUM PECHINEY. Puis nous proposons des axes de travail pour la synthèse d'une alumine spécifique à un usage en tant que matrice de composites pour applications thermomécaniques. Les compositions optimales des composites alumine-zircone sont ensuite déterminées et optimisées. Nous travaillons en particulier sur de nouvelles voies d'élaboration. Le choix de la troisième phase est fait sur la base d'essais de frittage réalisés sur diverses compositions dont les ajouts (TiC, Ti(C,N), TiN, TiB2, B4C, VC et Cr3C2) ont été sélectionnés pour leurs caractéristiques physiccrchimiques adaptées. Finalement des compositions alumine-zircone-carbure de chrome sont élaborées et caractérisées. Nous évaluons en particulier leurs caractéristiques en température.

Zirconia particles dispersed in order to promote the mechanism of stress induced phase transformation, is one of the most effective methods for toughening alumina. But it leads to reduction of hardness, Young modulus and high temperature fracture resistance. However with carefully chosen second phase particles, improvement in bath hardness and modulus can be obtained ( according to the law of mixture). Furthermore the presence of highly re fractory hard second phase particles at the grains boundary can impede grain matrix sliding at high temperatures. In the first part we have characterized experimental and commercial alumina (Pl72SB) synthesised by ALUMINIUM ECHINEY, in order to optimise high temperature mechanical properties. In the second part, two optimal Z. T. A. Compositions have been selected and developed. Then after selection of several phases (TiC, TiCN, TiN, TiB2, B4C, VC, Cr3C2) on the basis of their physical properties, sintering tests were conducted on Z. T. A. /non-oxide temary compositions. From these preliminary results, Al203/Zr02/Cr3C2 compositions were developed and specially characterized for high temperature mechanical properties.