Elaboration de graphites massifs par pressage isostatique à chaud

Elaboration of bulk graphites by hot isostatic pressing. Contribution to the understanding of thermal and mechanical measured properties

• Auteur / Autrice : Guillaume Savignat
• Direction : Jacques Lahaye
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compression isostatique

Isotropie

Graphite

Résumé

Dans certaines applications (engins spatiaux rentrant dans l'atmosphère), les matériaux sont soumis à des flux de chaleur intenses qui engendrent des contraintes thermomécaniques. Les potentialités des graphites massifs isotropes pour ce type d'applications sont évaluées par l'étude de leurs propriétés thermiques et mécaniques en relation avec leurs paramètres microstructuraux et de l'élaboration. Pour cela, des graphites massifs sont élaborés en utilisant un procédé original et relativement rapide, centré sur une étape de densification par pressage isostatique à 2273 K et 200 MPa maintenus pendant 1 heure. Les coefficients moyens de dilatation thermique jusqu'à 2273 K et la diffusivité thermique jusqu'à 2773 K sont mesurés. Le comportement mécanique macroscopique, étudié en flexion à quatre appuis à température ambiante, est approfondi par une observation de la fissuration in situ, par microscopie optique, des graphites élaborés. Des graphites de densité élevée (1,96) sont obtenus à partir de différents systèmes charge / liant. Leurs propriétés thermiques et mécaniques sont quasi isotropes. Malgré un procédé non optimisé, les propriétés mesurées sont comparables à celles de graphites isotropes commerciaux, ce qui souligne le fort potentiel du pressage isostatique à chaud. La description détaillée des systèmes originaux élaborés et des corrélations avec les propriétés du monocristal de graphite indiquent quels paramètres de la microstructure ou de l'élaboration influencent le plus les propriétés thermiques et mécaniques des graphites massifs élaborés. L'étude des propriétés mécaniques révèle un comportement en flexion élasto-viscoplastique. Deux mécanismes microscopiques de fissuration sont identifiés en fonction des précurseurs utilisés. Ils peuvent expliquer les différences mesurées sur les propriétés macroscopiques de rupture et de déformabilité à contrainte imposée.