Synthèse, caractérisation et aptitude à la mise en forme de poudres revêtues, applications aux systèmes Fe-N, WC-Co, W-Cu et W-Ag

Synthesis, caracterization and consolidation capability of coated powders, application to the Fe-N, WC-Co, W-Cu and W-Ag systems

• Auteur / Autrice : Sébastien Bucher
• Direction : Thierry Cabioc'h
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses, matériaux et composants
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Poitiers
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages réfractaires

Réacteurs à lit fluidisé

Dépôt chimique en phase vapeur

Compactage

Frittage (métallurgie)

Métallurgie des poudres

Résumé

L’intérêt des poudres revêtues porte sur de multiples aspects fondamentaux et appliqués : - Homogénéité dans la répartition des constituant bien supérieure à celle que l’on obtient par une simple opération de mélange. Les mécanismes diffusionnels et réactionnels responsables de la densification lors du frittage sont accélérés. - Combinaison des propriétés caractéristiques du matériau de base et du matériau de revêtement, ouvrant la voie à de très nombreuses possibilités et à la conception de poudres à gradient de fonction. Les différentes techniques utilisées dans ce travail pour la synthèse de poudres revêtues ont recours au lit fluidisé comme média de traitement pour obtenir un brassage optimal des grains lors des réactions de dépôt. Selon les revêtements envisagés, les traitements sont conduits en phase gazeuse (thermochimie, CVD) ou en phase liquide (dépôt chimique autocatalytique). Les systèmes étudiés sont à forts potentiels industriels (WC-Co, W-Cu, W-Ag) ou possèdent un intérêt plus fondamental (Système (Fe-N). Après leurs synthèses et leurs caractérisations, l’aptitude à la mise en forme de ces poudres est évaluée par compactage/frittage conventionnel. Parallèlement, des mélanges équivalents sont réalisés afin d’établir un comparatif entre poudres mélangées et revêtues, au niveau de la compressibilité et du comportement au frittage. Pour tous les systèmes, une densité maximale après frittage est recherchée, et les différentes caractérisations réalisées tendent à démontrer le bénéfice apporté par l’utilisation de poudres revêtues. De plus, un gain significatif est apporté pour la tenue à vert des comprimés lors de l’utilisation de poudres revêtues.

In the field of powder metallurgy, there is a growing interest in coated powders that are of interest for fundamental and applied aspects: - A better homogeneity is fulfilled for the repartition of the different components. Diffusional and reactional mechanisms responsible of their densification during the sintering are improved. - The combination of properties of the core material and those of the shell opens a new route for the synthesis of powders with gradients functions. In this work, the processes used for the synthesis of coated particles are based on fluidized bed as a treatment medium that allows obtaining an optimal mixing of the powders during the deposition of coatings. Depending on the nature of the coating, the treatments used were performed in a gaseous atmosphere (Chemical Vapor Deposition and thermochemical treatment) or in a liquid phase (Autocatalytic processes). The choice of the different systems (core particle/ coating) was based on industrial considerations (WC-Co, W-Cu and W-Ag) and on fundamentals aspects (Fe-N). After the description of the different ways of synthesis of coated powders, their consolidation capabilities are evaluated by classical compacting/sintering processes. At the same time coated powders and equivalent mixing powders were realized to better understand the advantages of using coated particles for the compressibility and sintering ability. For every system, the highest density after sintering is required. For this point, the different microstructural characterizations performed in this work reveal the benefits of using coated powders. Furthermore, green strength of compressed samples is greatly improved with coated powders.