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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
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Conclusion3. Lien entre structures et procédés
Comme il a pu être constaté dans la partie précédente, il existe un lien très fort entre les procédés permettant de fabriquer les mousses métalliques et les structures de ces mousses. À chaque procédé correspond une ou plusieurs structures types, caractérisées par leur taille de pores, la continuité de leur phase gazeuse (pores ouverts ou fermés) ou encore leur taux de porosité. Ces structures ne peuvent par ailleurs être obtenues, bien souvent, que pour des compositions de métal particulières. La présence de particules au sein de la phase métallique des mousses est parfois, elle aussi, imposée par le procédé.
Le tableau 2 fait la synthèse des principales caractéristiques des mousses métalliques en fonction du type de procédés ayant permis de les fabriquer. Les différentes données chiffrées ne sont à considérer qu’à titre d’ordre de grandeur et non de limites absolues. Elles sont tirées de publications scientifiques ou de fiches produits lorsque cela est possible. Sinon, il s’agit de caractéristiques rencontrées sur un ensemble de produits connus. Ces caractéristiques sont :
-
le type de pores (ouverts ou fermés), qui conditionne le plus souvent les applications pouvant être envisagées ;
-
la taille de pores moyenne, importante pour certaines applications ;
-
le taux de porosité, lui aussi important pour bon nombre d’applications ;
-
l’épaisseur des produits pouvant être fabriqués. L’épaisseur est en effet, pour la majorité des procédés, la grandeur dimensionnelle la plus limitante en termes de taille de pièces pouvant être réalisées. La prendre en compte permet en outre de pouvoir comparer des produits aux formes très différentes (de la bobine à la pièce moulée) ;
-
les métallurgies pour lesquelles la fabrication de mousses ne pose pas (ou ne devrait pas poser) de problèmes fondamentaux.
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Lien entre structures et procédés
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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