Frittage de mélanges Fe-Cu-C : évolution physico-chimique et dimensionnelle

Sintering of mixture Fe-Cu-C : physico-chemical and dimensionnal behaviour

• Auteur / Autrice : David Dubief
• Direction : Colette Allibert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Le frittage des systèmes fer-cuivre s'accompagne de variations dimensionnelles dont un stade gonflement lié à la phase cuivre. Les résultats présentés concernent les systèmes particuliers Fe-Cu(3pds%) et Fe-Cu(3 pds%)-C(0. 6 pds%). Les différentes origines possibles des variations dimensionnelles provenant soit d'effets intrinsèques prévisibles à partir des caractéristiques physico-chimiques des constituants et des phases résultant de leurs interactions soit d'effets liés au procédé (compression, déliantage) ont été examinées. Les variations dimensionnelles ont été évaluées a posteriori puis in situ par dilatométrie, ce qui a permis de mettre en évidence toute une série d'effets produisant retraits ou gonflements. Ces diverses transformations sont alors identifiées à partir d'analyses physico-chimiques et d'observations microstructurales réalisées pour des échantillons provenant d'essais interrompus aux températures caractéristiques. Ces résultats ont permis de déterminer l'origine de plusieurs effets dimensionnels. Notamment, un prégonflement repéré entre 870 et 1035ʿC a été attribué à un dégazage CO/CO2. Le gonflement observé entre 1050 et 1110ʿC est associé à la pénétration du cuivre dans les joints de fer, d'abord en phase solide puis en phase liquide. A partir d'évaluations quantitatives relatives au cinétiques des mécanismes de répartition et de pénétration du cuivre dans les joints de grains du fer et d'expériences modèles, un scénario en plusieurs étapes de l'origine du gonflement est proposée : - Transfert du cuivre à l'entrée des joints du fer par évaporation-condensation par voie gazeuse et diffusion superficielle. Dissolution de Cu dans les joints qui entraîne la fissuration des joints saturés. - Ecartement des fissures par écoulement en phase solide puis liquide qui provoque le gonflement ; simultanément, dissolution de Fe - précipitation de Fe, Cu qui entraîne la rupture des contacts intergranulaires.