[tel-01077901] Assemblage de multimatériaux en bicouches massives Etude experimentale modélisation et simulation du cofrittage

The multilayer materials processed by powder metallurgy allow reducing the manufacturing cost However the multilayers assembly often leads to cracks or even debonding which decreases the piece properties The main purpose of this work is to better understand which important parameters have to be taken into account and their influences on the multimaterials processing In order to fulfil this objective the cosintering of three different couples of bimaterials in thick layer has been studied To identify the damaging reasons in the bilayers an in situ monitoring device has been developed to observe deformations cracks and debonding Moreover the cosintering simulation with a Binghamien law model was performed to evaluate the internal stresses field the experimentally observed cracks were correlated with this internal stresses field For a first couple of materials with no interaction Al2O3/ZrO2 it appears the necessity to have shrinkages which begin at similar temperatures similar final shrinkages and an incomplete densification to avoid damaging The study concerning the presence of a liquid phase at the interface Al2O3/WC-Co underlined that this liquid phase increases the bonding during the sintering but decreases it during the cooling With a reaction at the interface ZrO2/Ti a strong chemical bonding allows to avoid the bad effects of an important differential final shrinkageL’élaboration de multimatériaux en couches par métallurgie des poudres permet de réduire les coûts de fabrication et d’augmenter les performances d’une pièce Néanmoins l’assemblage de multicouches engendre bien souvent des fissures ou même des délaminations qui nuisent aux bonnes propriétés de la pièce Ces travaux de thèse ont donc pour objectif de mieux comprendre quels peuvent être les paramètres importants à prendre en considération et leurs influences pour l’élaboration de multimatériaux Pour cela le cofrittage de trois couples de bimatériaux en couches massives a été étudié Pour apprécier la cause de l’endommagement dans les bicouches un dispositif de suivi in situ sans contact a été développé afin d’observer les déformations les fissures et les délaminations De plus la simulation du cofrittage grâce à un modèle de loi de comportement de type Binghamien a été réalisée dans le but de connaître le champ de contraintes résiduelles les fissures observées ont été corrélées à ce champ de contraintes Pour un premier couple de matériaux sans aucune interaction Al2O3/ZrO2 il apparait nécessaire d’avoir des retraits qui débutent à des températures similaires des retraits finaux proches et une densification incomplète pour éviter l’endommagement L’étude concernant la présence d’une phase liquide à l’interface Al2O3/WC-Co a souligné que celle-ci accroit l’accroche à l’interface pendant le frittage mais qu’elle la fragilise lors du refroidissement En présence d’une réaction à l’interface ZrO2/Ti une forte accroche chimique permet même de contrecarrer les effets néfastes d’un fort différentiel de retrait final



from HAL : Dernières publications http://ift.tt/12YLAWB