Elaboration de matériaux composites cuivre/diamant par fabrication additive SLM

Elaboration of copper/diamond composite materials via additive manufacturing (SLM)

• Auteur / Autrice : Emmanuel Loubère
• Direction : Jean-François Silvain, Amelie Veillere, Andrzej Kusiak
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Métallurgie et Matériaux Fonctionnels

Mots clés

Mots clés libres

Fusion laser sélective

Caractérisations

Diamant

Composite

Fabrication additive

Cuivre

Diamond

Copper

Additive Manufacturing

Characterizations

Composite

Selective Laser Melting

Résumé

Les appareils électroniques à haute puissance, tels que les superordinateurs, génèrent une chaleur considérable. Si cette chaleur n'est pas évacuée des circuits internes de l'appareil, ceux-ci surchaufferont, ce qui réduira considérablement la durée de vie de l'appareil. Des matériaux de dissipation de chaleur dotés de propriétés thermiques sur mesure sont utilisés afin d'évacuer la chaleur des circuits de l'appareil. Cependant, les matériaux de substrat actuels sont limités par leurs propriétés et/ou leur coût de fabrication élevé. Le sujet présenté porte sur l'étude de la faisabilité de produire de manière rentable des matériaux composites cuivre/diamant à haute conductivité thermique en utilisant la technologie d'impression 3D SLM. Le/la candidat(e) sera en charge de l'élaboration des matériaux composites cuivre/diamant par fusion laser sur lit de poudre. Pour cela, il/elle devra optimiser la zone interfaciale du matériau composite (utilisation d'alliage de cuivre et/ou fonctionnalisation des poudres de diamant). Des matériaux modèles, élaborés par PVD, seront également caractérisés aux échelles micro et nano. Les matériaux seront caractérisés en termes de microstructure, chimie et propriétés thermiques. L'objectif de ce travail vise à la fois à faire progresser la compréhension fondamentale des composites à matrice cuivre imprimés en 3D et le développement de meilleures technologies de fabrication via l'ingénierie des interfaces.

High power electronic devices, such as supercomputers, generate considerable heat. If this heat is not removed from the internal circuits of the device, they will overheat, which will significantly reduce the life of the device. Heat dissipation materials with custom thermal properties are used to remove heat from the device's circuits. However, current substrate materials are limited by their properties and/or high manufacturing cost. The presented topic covers the study of the feasibility of cost-effectively producing high thermal conductivity copper / diamond composite materials using SLM 3D printing technology. The candidate will be in charge of the development of copper/diamond composite materials by laser fusion on a powder bed. For this, he/she will have to optimize the interfacial zone of the composite material (use of copper alloy and/or functionalization of diamond powders). Model materials, developed by PVD, will also be characterized at micro and nano scales. The materials will be characterized in terms of microstructure, chemistry and thermal properties. The objective of this work is both to advance the fundamental understanding of 3D printed copper matrix composites and the development of better manufacturing technologies through interface engineering.