Fonctionnalisation de poudres de carbure de bore pour l'amélioration de leur densification lors d'un traitement thermique de frittage naturel ou sous charge

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Polymer-Derived Ceramics (PDC), Frittage naturel, Simulation numérique

Mots-clés

Carbure de bore,

Carbure de silicium,

Composites céramiques-polymères,

Spark plasma sintering (métallurgie),

Frittage (métallurgie)

Cette étude a pour but de développer de nouveaux matériaux en fonctionnalisant de la poudre de carbure de bore avec la méthode PDC pour des applications dans le domaine de la défense. L'objectif est d’introduire une phase secondaire de carbure de silicium à l'aide d'un polymère afin d'assister la densification du carbure de bore lors d'un traitement thermique. Le comportement lors du frittage naturel et par SPS des poudres fonctionnalisées a été étudié tout comme les microstructures résultantes. Les essais de frittage naturel n'ont pas permis d'élaborer des échantillons complètement densifiés et le reste de l'étude s'est porté sur le frittage SPS. Différents paramètres ont été étudiés comme l'influence de la nature de SiC introduit, la méthode de pyrolyse, ou encore la quantité de SiC introduite par la voie PDC. La modification des poudres fonctionnalisées par oxydation et/ou ajout de silicium sous forme métallique a été étudiée dans le but d'abaisser les températures de frittage. Un autre volet de ces travaux s'est porté sur la modification du solvant utilisé au cours du procédé de fonctionnalisation, pour un solvant moins dangereux en suivant les principes de la chimie verte. L'impact du changement de solvant de fonctionnalisation a été étudié pour le polymère précéramique (structure et comportement thermique) ainsi que pour le procédé de fonctionnalisation et de frittage. Les propriétés mécaniques résultantes des différents paramètres étudiées ont aussi été comparées. Enfin, la simulation numérique a permis de réduire les pertes thermiques radiatives au cours d'un essai de frittage SPS ainsi que son influence sur la distribution de température au sein de l'échantillon. D'autre part, un changement d'échelle pour le frittage SPS a été assisté par simulation numérique dans l'objectif de tester les performances balistiques des matériaux élaborés au cours de ces travaux.