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Article

1 - PRÉAMBULE

2 - COMPRESSION ET ABSORPTION D’ÉNERGIE

  • 2.1 - Rappel
  • 2.2 - Crash
  • 2.3 - Choc balistique
  • 2.4 - Protection anti-explosion

3 - FLEXION

  • 3.1 - Conception des mousses
  • 3.2 - Caractéristiques clés

4 - PROPRIÉTÉS THERMIQUES

  • 4.1 - Échange thermique (avec liquide ou gaz)
  • 4.2 - Transfert thermique

5 - ISOLATION PHONIQUE ET VIBRATOIRE

  • 5.1 - Phonique
  • 5.2 - Vibratoire

6 - MÉDICAL

  • 6.1 - Apport des mousses métalliques
  • 6.2 - Matériaux employés
  • 6.3 - Cellules
  • 6.4 - Caractéristiques clés

7 - PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES

  • 7.1 - Matériaux employés
  • 7.2 - Caractéristiques clés

8 - SUPPORT CATALYTIQUE

  • 8.1 - Performances comparées
  • 8.2 - Caractéristiques clés

9 - DESIGN

10 - AUTRES PROPRIÉTÉS

11 - CONCLUSION

12 - GLOSSAIRE – DÉFINITIONS

Article de référence | Réf : N3801 v1

Isolation phonique et vibratoire
Mousses métalliques - Propriétés

Auteur(s) : Yves GAILLARD

Date de publication : 10 juin 2015

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NOTE DE L'ÉDITEUR

La norme NF EN ISO 6892 de novembre 2016. citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 6892-1 (A03-001-1)  Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1 : méthode d'essai à température ambiante (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).

28/05/2020

La norme ISO 6892-1 de juillet 2016 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 6892-1 : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1: Méthode d'essai à température
ambiante (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1911 (Décembre 2019).

29/01/2020

RÉSUMÉ

Cet article décrit les propriétés des principales mousses métalliques existantes au regard des applications potentielles. Il illustre leurs possibilités et leurs spécificités, notamment par rapport à leurs structures, leurs densités relatives et leurs matériaux constitutifs. Les propriétés des mousses sont également comparées, autant que possible, à celles des matériaux concurrents, y compris quand il s'agit d'autres structures alvéolaires comme le nid d'abeille.

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ABSTRACT

Metal foams. Properties

This article describes the properties of the main existing metallic foams with a view to their potential applications. It illustrates their potential and specific features, taking into account their structures, their relative densities and their constituent materials. The properties of the foams are compared, as far as possible, with competing materials, including other cellular structures such as honeycomb.

Auteur(s)

  • Yves GAILLARD : Ingénieur École Supérieure de Fonderie (ESFF) - Ingénieur projet, Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF), Sèvres, France

INTRODUCTION

Les mousses métalliques s’inscrivent dans le groupe plus général des matériaux cellulaires dont elles partagent les caractéristiques et certaines propriétés. Elles présentent néanmoins des propriétés spécifiques intéressantes comme, par exemple, une certaine isotropie, ou la possibilité d’échanges thermiques et électriques avec des surfaces spécifiques élevées.

Outre le matériau qui les compose, les caractéristiques de ces matériaux sont essentiellement tributaires de leur taux de porosité, ainsi que des morphologies de leurs cellules. Souvent, pour répondre aux besoins fonctionnels des concepteurs, les propriétés établies sur ces produits correspondent à une approche macroscopique concernant un volume représentatif de mousse. Les études à l’échelle de la cellule, très utiles pour la compréhension des phénomènes physiques, restent encore complexes à exploiter et à synthétiser dans des outils utilisables à l’échelle des prototypes. Ces pseudo propriétés sont alors bien souvent exprimées en fonction d’une part des propriétés du matériau de base, et d’autre part de la densité relative de la mousse métallique.

Enfin, l’orientation des études sur les propriétés des mousses métalliques a été naturellement imposée par les utilisations potentielles de ces nouveaux matériaux.

Cet article propose donc une approche structurée par application, pour les principaux domaines d’utilisation actuels des mousses métalliques (crash, balistique, échange thermique, médical).

Les relations entre la composition, la morphologie des mousses métalliques et les propriétés résultantes sont présentées pour chacun des domaines, ainsi que les caractéristiques clés correspondantes.

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KEYWORDS

properties   |   metallicfoams   |   protection   |   heat exchange   |   electrical   |   medical   |   crash test   |   X-ray tomography

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n3801


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5. Isolation phonique et vibratoire

Dans les domaines d'isolation phonique et vibratoire, ce sont généralement les mousses à cellules non communicantes qui présentent les caractéristiques les plus intéressantes.

5.1 Phonique

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5.1.1 Coefficient d'absorption

Le coefficient d’absorption de son indique la quantité d’énergie sonore absorbée par le matériau. Un matériau ayant un coefficient d’absorption de 0,9 absorbe 90 % du son, ce qui correspond à un changement du niveau sonore de 10 dB. Les mousses à structure fermée présentent (figure 17) les meilleures caractéristiques en ce domaine.

Néanmoins, certaines mousses à structure ouverte, possédant des cellules de petites tailles et des densités relatives élevées  peuvent également offrir une utilisation potentielle, comme le montre la figure 18 établie pour des densités relatives de 0,35.

HAUT DE PAGE

5.1.2 Caractéristiques clés

L’absorption phonique des mousses métalliques est principalement fonction du matériau constitutif de la mousse, du type de structure des cellules, de la densité relative, et surtout de la fréquence, ainsi bien évidement que de l’épaisseur de mousse considérée.

Les figures 17 et 18 situent les possibilités qu’offrent les mousses d’aluminium. Cependant, pour certaines applications potentielles, d’autres...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DAIRON (J.) -   Développement d’une nouvelle technique d’élaboration de mousses d’acier par fonderie et caractérisation mécanique  -  Thèse école Centrale de Lille (2008).

  • (2) - MONTANINI (R.) -   Measurement of strain rate sensitivity of aluminium foams for energy dissipation  -  International Journal of Mechanical Sciences 47, 26-42 (2005).

  • (3) - ASHBY (M.F.), EVANS (A.G.), FLECK (N.A.), GIBSON (L.J.), HUTCHINSON (J.W.), WADLEY (H.N.G.) -   Metal foams : a design guide  -  Boston : Butterworth-Heinemann (2000).

  • (4) - BLAZY (J.-S.) -   Comportement mécanique des mousses d’aluminium : caractérisations expérimentales sous sollicitations complexes et simulations numériques dans le cadre de l'élasto-plasticité compressible  -  Thèse Centre de Mise en Forme des Matériaux de l’École des Mines de Paris (2003).

  • (5) - GIBSON (L.J.), ASHBY (M.F.) -   Cellular Solids Structure and Properties (2nd edition)  -  Cambridge University...

1 Brevets

[B1] Procédé de fabrication d'un dispositif médical interne, WO 2007017612 A2.

[B2] Structures denses/poreuses utilisées comme substituts osseux, WO 2002083188 A2.

[B3] Implant poreux, WO 2007016796 A1.

[B4] Mise en place d'un filetage dans un dispositif médical poreux, WO 2011002781 A2.

[B5] Method for preparing a catalytic metal foam and use thereof, US 2895819 A.

[B6] Method for making a cobalt metal foam, EP 2537581 A1.

[B7] High-durability metal foam-supported catalyst for steam carbon dioxide reforming and method for preparing the same, US 20140138585 A1.

[B8] Porous metal catalysts for oxygen reduction, WO 2010138138 A1.

[B9] Matériaux de mousse métallique pour contact des connexions électriques, EP 1602153 B1.

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2 Sites Internet

Site référent

http://www.metalfoam.net/

Revendeurs de mousses...

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