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RÉSUMÉ
Cet article propose un panorama des principaux procédés de fabrication des mousses métalliques. Il présente les spécificités des métaux mis en oeuvre et les produits potentiellement réalisables. En particulier, sont précisés les liens existants entre le procédé et les caractéristiques morphologiques des mousses.
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This article presents an overview of the main processes used to manufacture metal foams. It describes their implementation features and their capabilities with regard to products that can be made and metals that can be foamed. In particular, the link between the process and the morphological characteristics of the metal foam structures is emphasized.
Auteur(s)
-
Jonathan DAIRON : Docteur-ingénieur de l’École Centrale de Lille - Ingénieur R&D Procédés, Centre de Recherche des Matériaux du Creusot – Industeel ArcelorMittal, France - Précédemment chef de projets au Centre Technique des Industries de la Fonderie
INTRODUCTION
Les mousses métalliques sont des matériaux cellulaires généralement considérés comme nouveaux. Pourtant, les premières techniques de production de ces matériaux ont été initiées il y a près d’un siècle. Cette impression de nouveauté est induite par la maîtrise assez récente des procédés de fabrication, qui permettent aujourd’hui de proposer des mousses dont les caractéristiques morphologiques sont relativement bien contrôlées. Cette maîtrise permet de fabriquer des produits dont les propriétés de service sont prévisibles et répétables, ce qui est essentiel pour utiliser un matériau.
Les caractéristiques morphologiques des mousses conditionnent les fonctions qu’elles peuvent assurer et leurs propriétés d’usage. Il en résulte qu’en fonction de l’application visée, le choix d’une structure particulière peut s’imposer. Or, cette structure est étroitement liée au procédé qui lui donne naissance. Ce procédé ayant lui-même ses propres limitations et conditions de mise en œuvre, c’est donc le choix du couple procédé/structure qui doit être effectué.
Cet article met l’accent sur le lien existant entre les procédés de fabrication de mousses métalliques et les structures de ces matériaux. Après une première partie détaillant le vocabulaire spécifique aux mousses métalliques, une déclinaison des procédés permettant de fabriquer ces matériaux est proposée. Les procédés sont regroupés selon les principes physiques auxquels ils font appel. Les éléments clefs de leur maîtrise sont abordés.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
process | foams | structures
DOI (Digital Object Identifier)
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Typologie des mousses métalliques5. Glossaire – Définitions
affinant de grain ; grain refiner
Substance introduite dans un bain d’aluminium liquide afin de réduire la taille des grains dans le métal solide. Cette substance introduit des germes au sein du métal à partir desquels des cristaux croissent lors de la solidification. Chaque cristal constituant à terme un grain du métal solide, la multiplication des germes augmente le nombre de grains et réduit ainsi leur taille moyenne.
agent moussant ; blowing agent
Composé chimique sous forme de poudre, dont la décomposition produit un gaz, employé dans certains procédés de moussage de métaux liquides. Il est à noter que ce terme est aussi utilisé dans la théorie du moussage des liquides aqueux, mais désigne dans ce cas un tensioactif à même de stabiliser la mousse (selon un mécanisme de stabilisation ne se produisant pas dans les mousses métalliques).
agent réducteur ; reducing agent
Dans une réaction d’oxydoréduction, substance qui cède des électrons à une autre substance initialement oxydée. À l’issue de la réaction, l’agent réducteur est oxydé (il a perdu des électrons), tandis que la substance initialement oxydée est réduite (elle a gagné des électrons).
bord de Plateau ; Plateau border
Ligne de jonction de plusieurs films liquides (généralement trois) dans une mousse.
barbotine ; slurry
Suspension de poudre céramique dans un fluide, qui est le plus souvent aqueux. Son séchage puis sa cuisson permettent de former une céramique solide.
cellule ; cell
Synonyme de pore.
cémentation en caisse ; pack cementation
Procédé particulier de dépôt chimique de métal en phase vapeur (CVD), réalisé dans une enceinte étanche contenant des poudres réactives.
cendres volantes ; fly ashes
Poudre minérale à base de silice, issue de la combustion du charbon et récupérée dans les fumées de centrales thermiques.
compression isostatique ; isostatic pressing
Procédé de compaction d’une poudre dans lequel ladite poudre est enfermée dans un conteneur étanche, puis placée dans une enceinte remplie d’un fluide sous très haute pression. Le conteneur se déforme sous l’effet de cette pression et transmet à la poudre les efforts, ce qui aboutit à...
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Glossaire – Définitions
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HUGO (J.-M.), BRUN (E.), TOPIN (F.) - « Metal foam effective transport properties » - In : Evaporation, condensation and heat transfer, ed. A. Ahsan, InTech, pp. 279-302 (2011).
-
(2) - WEAIRE (D.), HUTZLER (S.) - The Physics of Foams - Oxford University Press, (réédition de 2005) (1999).
-
(3) - BANHART (J.) - « Manufacturing routes for metallic foams » - JOM, 52 (#12), pp. 22-27 (2000).
-
(4) - BANHART (J.) - « Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams » - Progress in Materials Science 46, pp. 539-632 (2001).
-
(5) - BANHART (J.) - « Light-metal foams – history of innovation and technological challenges » - Advanced Engineering Materials 15 (#3), pp. 82-111 (2013).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
http://www.ultramet.com, consultation le 23/06/2014
http://www.recemat.nl, consultation le 01/07/2014
https://www.ifam.fraunhofer.de/
http://www.ecka-granules.com/en/products/alulightr/
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