Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS)

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Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Matériaux hautes températures et réactivité des solides

Contacts

Alexandre MAITRE : alexandre.maitre unilim.fr

Stéphane VALETTE : stephane.valette unilim.fr


Contexte/objectifs

Ce thème correspond à un savoir-faire traditionnel du laboratoire, mais qui a été quelque peu délaissé en France et que nous avons veillé à maintenir voire à renforcer ces dernières années. Cette thématique portant sur la synthèse, la mise en forme et le frittage, le dépôt et la réactivité en environnements agressifs de matériaux céramiques, pour la plupart non-oxydes, correspond à une réelle préoccupation dans le domaine de l’énergie (réacteurs chimiques et catalytiques, nucléaire, spatial, environnement...).

Plus particulièrement, ce thème s’appuie sur trois objectifs complémentaires :

  • Appréhender les mécanismes de synthèse et de frittage de matériaux céramiques destinés à des applications à haute température ;
  • Maîtriser les procédés de frittage non-conventionnels et identifier les mécanismes spécifiques associés ;
  • Analyser la réactivité de céramiques et de métaux dans des conditions sévérisées et proposer des alternatives en matière de revêtements protecteurs.
Clichés MET d’un monolithe d’oxycarbure de zirconium (a) et d’un cristal de ZrB2 dans un composite ZrB2/ZrC (b) frittés par SPS


Activités

  • Approche multi-échelle des mécanismes réactionnels mis en jeu dans la synthèse par carboréduction de poudres de carbures et d’oxycarbures de métaux de transition (e.g. TiC, ZrC, HfC) ;
  • Caractérisation des phénomènes physiques (décharges électriques et micro-arcs) accompagnant les premiers stades du frittage « flash » ou SPS (Spark Plasma Sintering) et application aux céramiques nanostructurées ;
  • Etude des relations entre propriétés thermomécaniques et microstructure de matériaux céramiques ultraréfractaires (à base de carbure de zirconium), interprétation des mécanismes de déformation plastique et de durcissement structural ;
  • Caractérisation à l’échelle locale des interfaces/interphases entre un métal et un revêtement céramique obtenu par des procédés assistés par des plasmas soufflés.
Etude MET de l’interface alumine/wüstite (a) caractérisant la wüstite formée par préoxydation sous CO2 de l’acier 304L, et orientée selon l’axe de zone [100] (b) ainsi que l’hétéroépitaxie de l’alumine γ déposée APS sur la wüstite dont elle épouse la structure, vue selon l’axe de zone [100] (c)


Faits marquants

  1. S. VALETTE, G. TROLLIARD, A. DENOIRJEAN, P. LEFORT
    Iron/wüstite/magnetite/alumina relationships in plasma coated steel : A TEM study
    Solid State Ionics, 178, 2007, 429-437

  2. A. MAITRE, A. VANDE PUT, J.P. LAVAL, S. VALETTE, G. TROLLIARD
    Role of boron on the spark plasma sintering of an α-SiC Powder
    J. Eur. Ceram. Soc., 28, 2008, 1881-1890

  3. G. ANTOU, M. GENDRE, G. TROLLIARD, A. MAITRE
    Spark plasma sintering of zirconium carbide and oxycarbide : finite element modelling of current density, temperature, and stress distributions
    J. Mat. Res., 24, 2009, 404-412

  4. M. GENDRE, A. MAITRE, G. TROLLIARD
    A study of the densification mechanisms during spark plasma sintering of zirconium (oxy-)carbide powders
    Acta Mater., 58, 2010 2598-2609

  5. P. GUYOT, V. RAT, J.F. COUDERT, A. MAITRE, N. PRADEILLES
    Does the Branly effect occur in Spark Plasma Sintering ?
    Journal of Physics D : Applied Physic, accepté

  6. G. DI VITA, S. FOUCAUD, A. MAITRE, A. DENOIRJEAN, C. BARTHELEMY
    Oxidation resistance of coated and uncoated SiC-based Refractories
    Advances in Science and Technology, vol. 65, 2010, pp A35-142

Mis à jour le 2 avril 2012

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