Influence du procédé de coulage-congélation sur la microstructure et les propriétés de matériaux

Influence of the freeze casting process on the microstructure and the materials properties

• Auteur / Autrice : Anthony De Marcos
• Direction : Claire Peyratout, Cécile Pagnoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des Matériaux Céramiques et Traitements de Surfaces
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (1998-2011)
• Jury : Président / Présidente : Anne Leriche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Peyratout, Cécile Pagnoux, Benoît Nait-Ali, Sylvain Deville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne Leriche, Romana Piat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Porosité

Bentonite

Anisotropie

Structure

Propriétés thermiques

Matériaux

Mots clés libres

Coulage-congélation

Anisotropie

Propriétés thermiques et mécaniques

Bentonite

Porosité

Freeze-casting

Anisotropy

Thermal and mechanical properties

Bentonite

Porosity

Résumé

Au cours de ce travail, l’objectif est d’étudier les liens entre les paramètres du procédé de séchage, la microstructure et les propriétés d’usage du matériau telles que la conductivité thermique et le module d’Young. L’étude a été effectuée sur des matériaux poreux à base d’alumine, oxyde modèle, et à base de bentonite, minéral argileux. Le procédé de séchage utilisé est le procédé de coulage-congélation, qui permet d’obtenir une microstructure orientée et de fabriquer des matériaux anisotropes. L’origine de cette anisotropie provient de la microstructure des échantillons, essentiellement la forme des pores. Les résultats obtenus ont permis de souligner l’importance des paramètres de séchage sur l’anisotropie et les propriétés d’usage du matériau considéré. Par exemple, des valeurs très faibles de la conductivité thermique (0,045 W.m-1.K-1 pour 98 % de porosité) ont été obtenues pour les matériaux à base de bentonite, tout en étant manipulables.

The aim of this thesis is to correlate the shaping process parameters, the microstructure and the material properties, like thermal conductivity and Young modulus. The materials used in this study are alumina and a bentonite, a clay material. The shaping process used is the freeze-casting, which permit to obtain a textural microstructure and anisotropic materials. The origin of this anisotropy is the samples microstructure, in particularly the pores shape. The results highlight the importance of the freeze-casting parameters on the anisotropy and on materials properties. For example, very low values for the thermal conductivity (0,045 W. m-1.K-1 for a porosity of 98 %) are obtained for bentonite material, and they are handleable.