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Fiche descriptive
Etude du traitement de poudres et influence des caractéristiques obtenues sur la transparence de céramiques du type spinelle (Document en Français)
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Modalités de diffusion de la thèse :
Modalités de diffusion de la thèse :
Auteur : Stocky Robin
Date de soutenance : 30-06-2020
Directeur(s) de thèse : Leriche Anne
- Lorgouilloux Yannick
Président du jury : Smith Agnès
Membres du jury : Leriche Anne
- Lorgouilloux Yannick
- Bernard-Granger Guillaume
- Boehlmer Judith
- Lemonnier Sébastien
- Rubat de Mérac Marc
- Saleh Khashayar
Rapporteurs : Bernard-Granger Guillaume
- Saleh Khashayar
Laboratoire : Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés - LMCPA
Ecole doctorale : Ecole Doctorale Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l'Environnement
Stocky, Robin
Nom
Stocky
Prénom
Robin
Nationalité
Français
Date de soutenance : 30-06-2020
Directeur(s) de thèse : Leriche Anne
Leriche, Anne
Nom
Leriche
Prénom
Anne
Lorgouilloux, Yannick
Nom
Lorgouilloux
Prénom
Yannick
Président du jury : Smith Agnès
Smith, Agnès
Nom
Smith
Prénom
Agnès
Membres du jury : Leriche Anne
Leriche, Anne
Nom
Leriche
Prénom
Anne
Lorgouilloux, Yannick
Nom
Lorgouilloux
Prénom
Yannick
Bernard-Granger, Guillaume
Nom
Bernard-Granger
Prénom
Guillaume
Boehlmer, Judith
Nom
Boehlmer
Prénom
Judith
Lemonnier, Sébastien
Nom
Lemonnier
Prénom
Sébastien
Rubat de Mérac, Marc
Nom
Rubat de Mérac
Prénom
Marc
Saleh, Khashayar
Nom
Saleh
Prénom
Khashayar
Rapporteurs : Bernard-Granger Guillaume
Bernard-Granger, Guillaume
Nom
Bernard-Granger
Prénom
Guillaume
Saleh, Khashayar
Nom
Saleh
Prénom
Khashayar
Laboratoire : Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés - LMCPA
Ecole doctorale : Ecole Doctorale Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l'Environnement
Discipline : Molécules et matière condensée
Classification : Sciences de l'ingénieur, Chimie, minéralogie, cristallographie
Mots-clés : MgAl2O4SpinelleCéramique transparentePressage uniaxialFrittage naturel sous videPressage isostatique à chaudProtection balistiqueMétallurgie des poudresRhéologie des poudresRenfortsCoulageMise en suspension
Poudres céramiques --Spinelles --Frittage (métallurgie) --
Résumé : Ce travail d’élaboration de céramique transparente pour la protection balistique s’inscrit dans un contexte d’allégement de structure et d’amélioration des propriétés optiques et mécaniques. Le remplacement de la face avant en verre par une céramique polycristalline, telle que le spinelle MgAl2O4 permet d’optimiser considérablement les performances balistiques, tout en diminuant la masse et le volume de la protection. Le principal objectif de ce travail a été l’obtention d’une céramique transparente type spinelle avec une microstructure à grains fins permettant d’obtenir de bonnes propriétés mécaniques et balistiques. Afin de contrôler la microstructure de la céramique, il est nécessaire d’adopter des conditions de frittage douces, c’est pourquoi l’utilisation d’une poudre très fine et réactive a été envisagée. Mais l’utilisation d’une telle poudre soulève souvent des problèmes de mise en forme et de frittage homogène, qui sont un frein à la transparence de la céramique. Cette étude s’est tout d’abord focalisée sur la poudre de spinelle en comparant quatre poudres de spinelle commerciales. Cette partie a permis de mettre en avant les particularités rhéologiques ou morphologiques nécessaires à la mise en forme des céramiques, influençant ainsi le frittage et donc la transparence finale, comme par exemple le réarrangement granulaire, la surface spécifique ou la perméabilité. Une fois la poudre de spinelle choisie, une étude de traitement a été menée sur cette dernière en exploitant son agglomération afin d’obtenir une céramique transparente dans le visible avec une microstructure fine. Le challenge a été d’optimiser sa mise en forme par différents traitements et son frittage. Cette étude s’est soldée par l’obtention de céramique transparente à fine microstructure (taille de grain de 4-5_m) et avec une transmission en ligne de 71% à 650nm, grâce à l’utilisation d’un spray dryer et d’un additif PEG. Une autre étude s’est concentrée sur la possibilité de renforcer ce spinelle transparent par l’ajout de matériau de différentes natures (nanodiamant, alumine, zircone). L’objectif a été d’améliorer les propriétés mécaniques du spinelle, tout en gardant intactes ses propriétés optiques. L’ajout de phase secondaire en tant que renfort soulève de nombreuses difficultés de par leurs tailles, l’indice de réfraction différent du spinelle et les éventuelles réactions qui peuvent se produire lors du frittage. Une dernière étude a été menée sur la mise en forme de forme complexe, permettant ainsi d’autres applications du spinelle en tant que protection. La voie classique par pressage uniaxial s’étant avéré peu concluante, une mise en forme par voie liquide s’est montrée être une solution envisageable. Elle a nécessité une étude complète de la mise en suspension du spinelle et son comportement lors de sa mise en forme. Chacune des études s’est appuyée sur la morphologie de la poudre et son évolution lors de la mise en forme et le frittage, par le biais d’études microstructurales et rhéologiques ainsi que l’évaluation des propriétés optiques et mécaniques.
Classification : Sciences de l'ingénieur, Chimie, minéralogie, cristallographie
Mots-clés : MgAl2O4SpinelleCéramique transparentePressage uniaxialFrittage naturel sous videPressage isostatique à chaudProtection balistiqueMétallurgie des poudresRhéologie des poudresRenfortsCoulageMise en suspension
Poudres céramiques --Spinelles --Frittage (métallurgie) --
Résumé : Ce travail d’élaboration de céramique transparente pour la protection balistique s’inscrit dans un contexte d’allégement de structure et d’amélioration des propriétés optiques et mécaniques. Le remplacement de la face avant en verre par une céramique polycristalline, telle que le spinelle MgAl2O4 permet d’optimiser considérablement les performances balistiques, tout en diminuant la masse et le volume de la protection. Le principal objectif de ce travail a été l’obtention d’une céramique transparente type spinelle avec une microstructure à grains fins permettant d’obtenir de bonnes propriétés mécaniques et balistiques. Afin de contrôler la microstructure de la céramique, il est nécessaire d’adopter des conditions de frittage douces, c’est pourquoi l’utilisation d’une poudre très fine et réactive a été envisagée. Mais l’utilisation d’une telle poudre soulève souvent des problèmes de mise en forme et de frittage homogène, qui sont un frein à la transparence de la céramique. Cette étude s’est tout d’abord focalisée sur la poudre de spinelle en comparant quatre poudres de spinelle commerciales. Cette partie a permis de mettre en avant les particularités rhéologiques ou morphologiques nécessaires à la mise en forme des céramiques, influençant ainsi le frittage et donc la transparence finale, comme par exemple le réarrangement granulaire, la surface spécifique ou la perméabilité. Une fois la poudre de spinelle choisie, une étude de traitement a été menée sur cette dernière en exploitant son agglomération afin d’obtenir une céramique transparente dans le visible avec une microstructure fine. Le challenge a été d’optimiser sa mise en forme par différents traitements et son frittage. Cette étude s’est soldée par l’obtention de céramique transparente à fine microstructure (taille de grain de 4-5_m) et avec une transmission en ligne de 71% à 650nm, grâce à l’utilisation d’un spray dryer et d’un additif PEG. Une autre étude s’est concentrée sur la possibilité de renforcer ce spinelle transparent par l’ajout de matériau de différentes natures (nanodiamant, alumine, zircone). L’objectif a été d’améliorer les propriétés mécaniques du spinelle, tout en gardant intactes ses propriétés optiques. L’ajout de phase secondaire en tant que renfort soulève de nombreuses difficultés de par leurs tailles, l’indice de réfraction différent du spinelle et les éventuelles réactions qui peuvent se produire lors du frittage. Une dernière étude a été menée sur la mise en forme de forme complexe, permettant ainsi d’autres applications du spinelle en tant que protection. La voie classique par pressage uniaxial s’étant avéré peu concluante, une mise en forme par voie liquide s’est montrée être une solution envisageable. Elle a nécessité une étude complète de la mise en suspension du spinelle et son comportement lors de sa mise en forme. Chacune des études s’est appuyée sur la morphologie de la poudre et son évolution lors de la mise en forme et le frittage, par le biais d’études microstructurales et rhéologiques ainsi que l’évaluation des propriétés optiques et mécaniques.
Type de contenu : Texte
Format : PDF
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Identifiant : uvhc-ori-oai-wf-1-2831
Type de ressource : Thèse
Type de ressource : Thèse