Spark plasma sintering : couplage entre les approches : modélisation, instrumentation et matériaux

Spark plasma sintering : coupling between the approaches of modelling : instrumentation and materials

• Auteur / Autrice : Charles Manière
• Direction : Claude Estournès, Lise Durand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance le 16/11/2015
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (Toulouse ; 1999-....) - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (Toulouse ; 1988-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frittage (métallurgie)

Modélisation électrothermique

Mots clés libres

Spark Plasma Sintering

Frittage

Formes complexes

Modélisation

Fluage

Spark Plasma Sintering

Sintering

Complex shapes

Modeling

Creep

Résumé

Le "Spark Plasma Sintering" est un procédé innovant qui permet de densifier, assembler, forger... tous types de matériaux avec des cinétiques très rapides. Cependant, il nécessite des améliorations pour le contrôle des températures, l'homogénéité microstructurale pour des pièces de formes complexes... et de productivité industrielle. Pour résoudre ces problèmes, un modèle électro-thermo-mécanique-microstructural est identifié : i) pour la partie Thermo-Electrique une instrumentation fine a permis par une approche inverse d'évaluer les résistances de contacts, ii) par essais in-situ de fluage et de compression pour la partie mécanique-microstructurale. Il a permis de trouver des solutions pertinentes pour élaborer des pièces - de microstructure homogène - simultanément en grand nombre (modification du passage du courant électrique) - de formes complexes (intervention de pièces sacrificielles).

The "Spark Plasma Sintering" process allows very high consolidation kinetics (densification, assembly, forging) of materials (powder, porous, nanostructured). However, some difficulties remains on this innovative process, particularly in terms of temperature control, microstructural homogeneity especially for complex shapes ... and industrial productivity. To solve these problems, an electro-thermo-mechanical-microstructural model is identified: i) using a thin instrumentation of the machine for the Thermo-Electric part including a reverse approach to evaluate the contact resistances, ii) by in situ creep and compression tests for mechanical microstructural-part. The resulting model has helped to find solutions for microstructural homogenization of the parts, for simultaneously densify of large numbers of parts (modifying the flow of electric current) and/or complex shapes (intervention sacrificial parts).