Approches scientifiques et technologiques du frittage et de l'assemblage de matériaux métalliques par SPS

Scientific and technological approaches for sintering and joining of metallic materials by SPS

• Auteur / Autrice : Foad Naïmi
• Direction : Frédéric Bernard, Jean-Claude Niepce
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - physique
• Date : Soutenance le 26/11/2013
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Chaix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Couque, Gilbert Fantozzi, Dominique Grevey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Francis Cambier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement thermique

Poudres métalliques

Nickel

Frittage (métallurgie)

Spark plasma sintering (métallurgie)

Mots clés libres

Frittage Flash

Gradients thermiques

Pièces de formes

Pièces de grandes dimensions

Assemblage

“Flash” sintering

Thermal gradients

Shaped parts

Large parts

Assembly

Résumé

La technique de frittage flash (communément appelée Spark Plasma Sintering, SPS) suscite un engouement au niveau mondial. Ce procédé permet la densification de poudres à des vitesses généralement 10 à 100 fois plus élevées que celles des techniques de frittage traditionnelles. Il permet la synthèse de matériaux massifs innovants et originaux, à microstructures contrôlées, de formes complexes et de grandes dimensions. Cependant, la maîtrise du changement d’échelle et de l’homogénéité microstructurale des pièces obtenues par ce procédé nécessite une parfaite connaissance technique des équipements de frittage flash pour limiter notamment les gradients thermiques. La modélisation est une aide précieuse pour aboutir à l’amélioration de cette maîtrise. Une autre potentialité de cette technologie, l’assemblage de métaux, sans apport de matière, permet de répondre à des sollicitations industrielles pour lesquelles cette technique offre une solution alternative intéressante aux procédés d’assemblage actuels. Des aspects technologiques restent, toutefois, à maîtriser pour aller vers la réalisation d’assemblages de bonne qualité.

The flash sintering technique (commonly known as spark plasma sintering, SPS) generates a craze worldwide. This process allows a powder densification from speeds generally 10 to 100 times higher than those of the traditional sintering techniques. In addition, this allows the synthesis of innovative and original dense materials, with a controlled microstructure, complex shapes and, sometimes large sizes. However, the control of scaling and microstructure homogeneity of parts obtained by such a process requires a perfect knowledge of technical equipment including flash sintering to reduce thermal gradients. Modeling is a valuable aid to achieve the improvement of its control. Another potentiality of this technology, the welding of metal without matter, throught industrial demands offers an attractive alternative method to classical welding methods. Technological aspects remain, however, to master to go towards achieving good multi-materials.