Procédés d’assemblages céramique – métal : étude des couples Inconel®625 – Alumine et Titane Zirconium Molybdène (TZM) – Carbure de silicium

Ceramic - metal bonding : study of the couples Inconel®625 – Alumina et Titanium Zirconium Molybdenum (TZM) – Silicon carbide

• Auteur / Autrice : Boris Contri
• Direction : Stéphane Valette, Pierre Lefort
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance le 21/12/2023
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les CERamiques
• Jury : Président / Présidente : Jacques Poirier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel de Bilbao, Joseph Absi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélie Vande Put, Yves Wouters

Mots clés

Mots clés contrôlés

Essais de compression

Alumine

Inconel

Carbure de silicium

Mots clés libres

Thermo-Compression

Liaison céramique - métal

Cinétique d’oxydation

TZM - SiC

Inconel625 - Al2O3

Simulation

Hot-Pressing

Ceramic metal bonding

Oxydation kinetics

TZM - SiC

Inconel625 - Al2O3

Simulation

Résumé

Ces travaux de thèses ont pour objectif de présenter les résultats obtenus sur l'assemblage de deux couples de matériaux métal - céramiques par thermocompression : Inconel®625 / Alumine et TZM / Carbure de silicium. Elle se place dans la continuité des résultats obtenus sur des assemblages similaires, au sein du laboratoire IRCER, en étudiant la faisabilité de liaisons direct et de liaison après préoxydation de la partie métallique. Une partie est dédiée à la compréhension du mécanisme d’oxydation de l’inconel®625 en utilisant une thermobalance à insertion à chaud. A l’aide des cinétiques obtenues, le mécanisme d’oxydation est alors proposé et les conditions de préoxydation pour la partie d’assemblage suivante ont pu être déterminées. Ensuite au cours de ce manuscrit sont rapportés les procédés utilisés et les résultats obtenus après variations de paramètres tels que la température ou le temps de palier de traitement thermique sur les assemblages des deux couples. L'absence de formation d'une interphase pour le couple Inconel®625 / Alumine et la formation d'une interphase complexe pour le couple TZM / Carbure de silicium permette de proposer deux études différentes de liaison céramique- métal. Une partie est également consacrée à la caractérisation de la liaison obtenue, dans chaque cas, afin de déterminer sa tenue et expliquer ses propriétés à l'aide de la microscopie électronique à balayage mais aussi une simulation numérique pour le couple Inconel®625 / Alumine et des tests de tractions pour le couple TZM / Carbure de silicium.

This work has for objective to present the results obtained for the ceramic-metal bonding by hot-pressing in two cases: Inconel®625 / Alumina and TZM / Silicon carbide. All the thesis take place according to the last results obtained for similar bonding, in the laboratory IRCER, by studying the feasibility of direct bonding and bonding after pre-oxidising the metal part. A part of this study is then dedicated to the oxidation behaviour of inconel®625 under CO2 using a thermobalance with a sample hot introduction. Using the oxidation kinetics obtained, the reaction mechanism is proposed and the conditions for the metal pre-oxidation determined.Then during the manuscript are presented the processes and the results obtained after variations of parameters such as temperature and the heat treatment time for the two couples of materials. The absence of inter-phase formation in the couple Inconel®625 / Alumina and the formation of a complex inter-phase in the couple TZM / Silicon carbide allow us to propose two studies with different metal-ceramic bonding.A last part is dedicated to the characterization and the understanding of the bonding obtained in each case. To explain the properties of the samples obtained we used scaning electron microscopy but also numerical simulation for the first couple Inconel®625 / Alumina and tensile test for the second couple TZM / Silicon carbide.