Développement de mélanges chargés en poudres d'aluminure de titane pour moulage par injection et applications aéronautiques

Development of mixtures of polymers loaded whith titanium aluminide alloys : Injection molding and aerospace application

• Auteur / Autrice : Paul Tourneroche
• Direction : Jean-Claude Gelin, Thierry Barrière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 22/03/2016
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Bergheau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Claude Gelin, Thierry Barrière, Jean-Michel Bergheau, François Valdivieso, Alain Couret, Sébastien Richard, Denis Favier, Christophe Colin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Valdivieso, Alain Couret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Texture

Titane

Polymères

Mots clés libres

AInjection de poudres métalliques

Alliages

Titane

APolymères bio-dégradables

AComposants aéronautiques

Caractérisations physico-chimiques

Metal injection modeling

Alloys

Titanium

Bio-degragable polymers

Aerospace industry

Physical and chemica characterization

Résumé

La réduction de l’impact des activités humaines sur l’environnement est au sujet de nombreux programmes de recherche. Ainsi, dans le domaine du transport aérien a été créé le projet Clean-Sky, regroupant les thèmes de recherche associés. La thèse, partie de ce dernier, a pour objectif de réduire l’impact environnemental de la production de composants en alliages avancés à base de Titane. La production actuelle ayant une empreinte écologique non négligeable, un procédé de fabrication alternatif est étudié, il s’agit du moulage par injection de poudres métalliques. La première partie de cette consiste donc en la recherche d’une formulation de mélange optimale parmi les solutions classiques et innovantes. Elles sont triées en fonction de leurs aptitudes, déterminées par caractérisations physico-chimiques, à assurer le bon déroulement de chaque étape du procédé. Un nombre réduit de solution étant ainsi dégagé, il s’agit de passer aux étapes d’injection, de déliantage et de frittage. Plusieurs géométries de pièces sont testées dans chacun de ces cas, afin de valider l’adaptation aux différentes contraintes imposées. Lors de ces trois phases, des analyses physico-chimiques complètes permettent de mettre en avant la ou les formulations les plus aptes à permettre la production de ces composants. Une fois la solution fixée, chaque étape du procédé est optimisées, afin de faciliter le transfert industriel et d’assurer la rentabilité du nouveau processus de fabrication. Ces travaux de doctorat ont permis de mettre en avant deux formulations, répondant aux critères définis en début de thèse. Les étapes de mélange, injection, déliantage et frittage ont été optimisées et le transfert industriel est possible.

Reducing the ecological footprint of human activities is, today, the aim of most of the research programs. In Europe, the « Clean Sky » project funds research activities to make air transport « greener ». This PhD, being part of it, is about improving production of Titanium Aluminide based components. Nowadays production having a strong environmental impact, an alternative way has been investigated: metal injection molding. The first step of this work was focused on a bibliographic study, to select relevant, common and innovative mixtures to be used in the process. Throughout the process, these mixtures have been tested, physically and chemically analyzed, to get data about the optimal mixture. Several components geometries have been tested, during injection, debinding, and sintering steps. Once the mixture(s) chosen, process’ parameters have been optimized to make industrial transfer easier, and lower its overall cost. The developments achieved during this PhD led to two qualified mixtures, and optimized mixing, molding, debinding and sintering steps.