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RÉSUMÉ
Les céramiques modernes sont différentes des céramiques traditionnelles et sont appelées « techniques », « industrielles » ou « thermomécaniques ». Ces céramiques industrielles sont caractérisées par leur caractère réfractaire marqué et de grandes duretés. Leur médiocre ténacité explique leur sensibilité à la présence de défauts, d'où leur réputation d´être peu résistantes et cassantes. Parmi toutes les caractéristiques intéressantes de ces céramiques, leurs propriétés mécaniques, thermo-mécaniques et tribologiques sont un avantage dans leur utilisation. Cet article se concentre essentiellement sur leur comportement tribologique.
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Mathias WOYDT : Diplômé en Métallurgie et Science des Matériaux, Université Technique de Berlin, Docteur en Sciences des Matériaux - Directeur de la division « Tribologie, protection contre ĺusure » à BAM ĺInstitut Fédéral pour la Recherche et ĺEssai des Matériaux, Berlin
INTRODUCTION
Les céramiques modernes sont différentes des céramiques traditionnelles (carrelage, matériaux de construction, porcelaine) ; on les distingue par des adjectifs tels que « techniques », « industrielles » ou « thermomécaniques ».
Les céramiques industrielles sont caractérisées par leur caractère réfractaire marqué et de grandes duretés. Leur médiocre ténacité explique leur sensibilité à la présence de défauts, d'où leur réputation d´être peu résistantes et cassantes.
Les céramiques techniques sont utilisées pour :
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leurs propriétés électriques ou diélectriques ;
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leurs propriétés magnétiques et de supraconducteurs ;
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leurs propriétés optiques ;
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leurs propriétés chimiques ;
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leurs propriétés biologiques ;
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leurs propriétés nucléaires.
En outre, elles sont employées pour leurs propriétés mécaniques, thermo-mécaniques et tribologiques, ainsi que pour leur tenue face à la corrosion. Nous allons nous concentrer sur leur comportement tribologique.
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- Version courante de déc. 2019 par Mathias WOYDT
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1. Applications
Les céramiques techniques ont réalisé, après le « boom » des années 1980, une importante percée dans ĺingénierie, et ce de manière assez discrète. Aucun des projets initiaux, notamment dans les moteurs ou turbines en céramiques, n'a débouché sur des applications industrielles, même si les expérimentateurs avaient mis en évidence les avantages, les surcoûts et même les problèmes de fiabilités restant rédhibitoires. On peut dire aujourd´hui que ĺapparition des céramiques sur le marché des matériaux a devancé des innovations dans le domaine des autres matériaux dominant le marché.
Si les céramiques techniques ont pu pénétrer le monde industriel et même domestique, c'est avant tout grâce à leur fonctionnalité anti-usure/anti-frottement, mais aussi grâce à leur résistance à la corrosion et/ou à une combinaison des deux propriétés.
Elles y sont produites en grandes séries. Les applications anti-usure constituent le débouché le plus important excepté ceux concernant les moteurs.
On distingue un tribosystème ouvert d'un tribosystème fermé [BM7006]. Dans un tribosystème fermé, les deux surfaces (corps principal jumelé avec un antagoniste) interagissent régulièrement (segment/cylindre, coussinet/vilebrequin, etc.).
Les applications dans les tribosystèmes fermés se classent pour les céramiques selon qu'il s'agit de (figure 1) :
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Glissement :
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joints dynamiques ou garniture mécanique d'étanchéité (pompe à eau dans les voitures et chaudières ; pompe dans ĺindustrie chimique),
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joints statiques (p.e. robinets à manette unique),
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outils de coupe,
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vannes et guides de soupapes ainsi que soupapes ;
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Roulement et Billes de roulements.
Les carbures, les oxydes, les nitrures et les cermets sont aujourd'hui couramment utilisés pour la réalisation d'outils coupants, d'outils de formage ou d´outillages du type...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICHARD (C.) - Tribology at high temperature: comparison of the tribological behaviour of ceramic composites against steel at 700 oC in unlubricated and water lubricated conditions. - 21th Int. Conf. on Surface Modification Technologies XXI (SMT21) – 24/26 September 2007, Paris. Sci Editors: T. S. Sudarshan and M. Jeandin – Valars Docs.
-
(2) - KLAFFKE (D.) - Fretting Wear of Ceramics, - Tribology International, 1989, Vol. 22, No. 2, p. 89-101.
-
(3) - KLAFFKE (D.) - Rost – und säurebeständige Stähle bei ungeschmierter oszillierender Gleitbewegung, - Tribologie&Schmierungstechnik, Jg. 37, Heft 4, 1990, p. 210-215.
-
(4) - KLAFFKE (D.) - On the repeatability of friction and wear results and on the influence of humidity in oscillating sliding tests of steel-steel pairings, - WEAR 189 (1995) p. 117-121.
-
(5) - WOYDT (M.) et HABIG (K.-H.) - High temperature tribology of ceramics, - Tribology International, Vol. 22, (1989), No. 22, p. 75-88.
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