Matériaux à base de carbures et nitrures, pour coupe et usure, obtenus à partir de poudres SHS

Elaboration of carbides and nitrides materials, for cut and wear, obtained from S. H. S starting powders

• Auteur / Autrice : Julie Russias
• Direction : Gilbert Fantozzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux. Matériaux céramiques
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA ; 1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frittage (métallurgie)

Carbures

Nitrures

Matériaux céramiques

Matériaux

Résumé

Les poudres céramiques non oxydes utilisées dans cette étude sont synthétisées par le procédé S. H. S. (Self propagating High temperature Synthesis). Ce procédé, une synthèse chimique par combustion auto-propagée, présente des avantages technico-économiques importants. Une étude de ces poudres particulières de nitrure de titane est d’abord menée. Un traitement thermique d’une heure à 1300°C modifie considérablement leurs caractéristiques microstructurales et physiques. Les phénomènes à l’origine de ces modifications sont détaillés. Dans un premier volet, des céramiques monolithiques en TiN sont élaborées par pressage à chaud uni axial. Un cycle de frittage est optimisé et l’influence du traitement thermique sur les caractéristiques physiques et mécaniques est étudiée. Un deuxième volet des cermets à base de TiC-Ni-Mo2C sont élaborés par frittage naturel. L’influence de l’ajout de TiN sur la microstructure et les caractéristiques physiques et mécaniques est étudiée. Finalement, une caractérisation tribologique des matériaux massifs est effectuée. Leurs différences de comportement en usure et en frottement sont discutées et interprétées.

Ceramics starting powders used in this study are synthesized by The S. H. S. Process (Self propagating High temperature Synthesis). It’s a flexible and appealing way of producing many simple inorganic powders. The method can be applied whenever a sufficiently exothermic chemical reaction is available. Strong interest towards the SHS method of producing materials is due to the simplicity of the required experimental apparatus, the rapid rate of synthesis and the use of inexpensive raw materials. A complete characterization of these specific powders is done. The influence of powder thermal treatment before hot pressing is studied. In a first part, densification by the hot pressing process of these particular TiN powders is done. A thermal treatment effect on starting powders and also the sintering temperature influence during hot pressing on final mechanical properties is studied and discussed. In a second part TiC based cermets are elaborated. The effect of TiN addition on their microstructure and mechanical properties is studied Finally bulk specimens tribological behaviors are analysed and compared to each others.