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RÉSUMÉ
Le frittage flash, ou spark plasma sintering, est une des techniques émergentes de frittage retenue pour la synthèse et l’assemblage des nouveaux matériaux polymères, métaux et céramiques nanostructurés et nanocomposites. Ce procédé s’apparente au pressage à chaud conventionnel, auquel sont associées des séries d’impulsions de courant électrique de forte intensité. Cette technique permet d’augmenter la cinétique de frittage et donc de réduire par là même le temps disponible pour le grossissement des grains. Déjà industrialisé au Japon, le frittage flash permet des avancées technologiques considérables dans les domaines de l’électronique de puissance, les matériaux de structure, les biomatériaux, l’aéronautique et l’aérospatiale.
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INTRODUCTION
La densification ou la mise en forme de matériaux spécifiques tels que les métaux, les alliages ou les céramiques nanostructurées, les nanocomposites ou encore les matériaux hautement réfractaires a entraîné le développement de techniques non conventionnelles de frittage, dans le but d’augmenter significativement les cinétiques de frittage. Parmi ces techniques émergentes, le frittage flash, ou spark plasma sintering (SPS), semble très prometteur et vit une montée en puissance spectaculaire.
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2. Présentation
L’utilisation d’un champ électrique pour l’activation des procédés de frittage n’est pas nouvelle et date des années 1930-1940 . L’idée de base de la technique SPS brevetée par Inoue à la fin des années 1960 était de développer une machine capable de créer un plasma via une décharge électrique lors du frittage sous pression des métaux et des céramiques. Il espérait ainsi que le frittage assisté par un plasma pourrait conduire à la réalisation de nouveaux matériaux. La mise au point de la troisième génération de machine SPS par la société japonaise Sumitomo Corporation a permis un très fort développement de cette technique en Asie du Sud-Est et particulièrement au Japon. Début 2004, on y comptait plus de deux cents machines dont un tiers dans l’industrie, pour seulement deux aux États-Unis, trois en Europe mais aucune en France.
2.1 Principe
Le SPS est un procédé similaire au pressage à chaud conventionnel [J 3 382] car les précurseurs (généralement sans adjuvant de frittage) sont également introduits dans une enceinte permettant d’appliquer une pression uniaxiale lors du frittage. Dans la grande majorité des cas, cette enceinte est constituée d’une chemise et de pistons en graphite (figure ...
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