POUDRES MÉTALLURGIE DES

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Théorie du frittage

Le but du frittage est d'obtenir à partir des poudres un solide plus ou moins dense sans passer par l'état liquide (frittage d'une poudre de nature donnée), ou en maintenant à l'état solide au moins un des constituants du système (frittage en phase liquide d'un mélange de poudres). Dans le cas d'un frittage en phase solide, l'écart entre la température de traitement et la température de fusion est le plus souvent supérieur à 0,25 fois cette dernière. Le phénomène du frittage est influencé par de nombreux facteurs : caractéristiques propres des poudres (morphologie, dimensions, pureté...), conditions du traitement thermique (température, durée, pression...) et atmosphère de traitement (vide, atmosphères protectrices diverses...).

Frittage en phase solide

La thermodynamique montre que, ce processus étant irréversible, l'enthalpie libre du système doit diminuer au cours de son évolution. Cette diminution résulte essentiellement d'une réduction de l'énergie de surface (surface libre des particules, puis surface des pores). On peut diviser le processus en deux stades : il y a d'abord formation de zones de raccordement, appelées « ponts » de soudure ou « cous », entre particules en contact, puis disparition progressive de la porosité résiduelle.

Formation des ponts

Les particules de poudres étant supposées sphériques, de rayon r uniforme, et tangentes entre elles, deux groupes de mécanismes ont été proposés à partir de ce modèle théorique, suivant que les centres des sphères ne se rapprochent pas (évaporation-condensation ou diffusion superficielle) ou se rapprochent (écoulement visqueux, diffusion en volume ou diffusion intergranulaire). Dans le second cas, les agglomérés présentent un retrait notable et la porosité résiduelle est progressivement éliminée.

Le mécanisme d'évaporation-condensation mis en évidence par W. D. Kingery lors de son étude du frittage de petites billes de chlorure de sodium est schématisé sur la figure. Pour établir la relation qui donne, à température donnée, la loi de croissance du rayon x d [...]

Mécanisme d'évaporation-condensation

Mécanisme d'évaporation-condensation

Dessin

Formation des ponts de raccordement par un mécanisme n'impliquant pas un rapprochement des centres des sphères O1, O2 et O3. La cavité centrale de forme hypocycloïdale ABC se transforme en un volume A′C?B′DC′E. La matière évaporée en C? ou E, par exemple, est... 

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Procédés de fabrication

Procédés de fabrication
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Mécanisme d'évaporation-condensation

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Ponts de raccordement et variations des distances

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Mécanisme d'écoulement visqueux

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Écrit par :

  • : Professeur, directeur du laboratoire des matériaux de l'université de technologie de Compiègne
  • : professeur à l'université Paris-Sud, Orsay, directeur du laboratoire de structure des matériaux métalliques, Orsay

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Pour citer l’article

Gérard BERANGER, Georges CIZERON, « POUDRES MÉTALLURGIE DES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 janvier 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/metallurgie-des-poudres/