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Modélisation thermodynamique par calculs ab initio et approche COSMOArticle de référence | Réf : AF6620 v1
Auteur(s) : Didier BERNACHE-ASSOLLANT, Jean-Pierre BONNET
Date de publication : 10 juil. 2005
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Définition
Le terme frittage est utilisé pour décrire l’évolution d’une poudre dans différentes activités industrielles : c’est la chute de surface d’un catalyseur après un certain nombre de cycles d’utilisation, le grossissement des grains au cours de la synthèse thermique d’une poudre, l’augmentation de la densité d’une pièce après traitement thermique... ; le terme lui‐même mérite d’être précisé, car il ne recouvre pas toujours la même réalité. Nous commencerons donc par une description des principales méthodes expérimentales qui permettent d’observer le frittage d’une poudre ou d’un compact.
1.1 Mise en évidence expérimentale
1.1.1 Adsorption BET : baisse de la surface spécifique
La surface spécifique d’une poudre est la surface développée par l’ensemble des grains. On la mesure le plus souvent en fixant un gaz (azote ou krypton) à basse température en monocouche sur la surface de chaque grain. C’est la méthode d’adsorption de Brunauer, Emmett et Teller (méthode BET). La diminution de surface d’une poudre peut correspondre à une soudure entre les grains (à nombre de grains constant) ou à un grossissement des grains à distance (figure 2). Dans ce dernier cas, le nombre total de grains diminue et la taille moyenne des grains augmente. La mise en évidence la plus simple du frittage est donc la chute de surface d’un échantillon, ainsi que l’augmentation éventuelle de la cohésion d’un comprimé sous l’effet de la température, en raison de la formation des liaisons intergranulaires. De plus, comme nous le verrons par la suite, la soudure des grains, caractéristique du frittage, peut parfois être accompagnée d’une augmentation de la densité ; dans ce cas le frittage sera révélé par la diminution des cotes de l’échantillon ; on parle alors de retrait.
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PHYSIQUE CHIMIE
(1) - GERMAN (R.M.) - * - Sintering theory and practice, J. Wiley & Sons., New York (1996).
(2) - BERNACHE-ASSOLLANT (D.) - * - Chimie- physique du frittage, Hermès, Paris (1993).
(3) - SHAW (N.J.) - Densification and Coarsening during solid state sintering of ceramics : A review of the models. I Densification. - Powder Met. Int., 21(3), p. 16-21 ; II Grain Growth, 21(5), p. 31-35 ; III Coarsening, 21(6), p. 25-29 (1989).
(4) - YAN (M.F.) - Effects of physical, chemical and kinetic factors on ceramic sintering. - In Ceramic Powder Science, Advances in Ceramics, 21, The Am. Ceram. Soc. Inc, p. 635-669 (1987).
(5) - BREGIROUX (D.) - Synthèse par voie liquide et étude du frittage de la monazite au lanthane LaPO4 . - CEA NT SEP03/220.
(6) - DEFAY (R.), PRIGOGINE (I.) - Tension superficielle...
* - Outre les références pour le dossier AF 6620 et pour le dossier AF 6621, le lecteur pourra aussi consulter les thèses suivantes.
NANA KOUMTOUDJI (G.L.) - Transformations thermiques, organisation structurale et frittage des composés kaolinite-muscovite. - Université de Limoges, faculté des Sciences et Techniques (2004).
LAFON (J.-P.) - Synthèse, stabilité et frittage d’hydroxyapatites carbonatées. - Univertisité de Limoges (2004).
LOUET (N.) - Influence du dopage à la silice ou à l’oxyde de calcium sur le frittage et sur l’évolution microstructurale d’une alumine et ultra pure. - INSA (2003).
Le HÔ (A.S.) - Effet de l’adjonction de bore sur les mécanismes de frittage de poudres d’un superalliage base nickel : application aux procédés de brasage-diffusion pour le rechargement de pièces de turbines aéronautiques. - Université de Poitiers, faculté des Sciences fondamentales et appliquées (2003).
HERBST (F.) - Transformation – frittage d’alumines de transition nanostructurées : rôle des conditions de mise en forme du cycle thermique, de l’ensemencement et du dopage. - Université de Paris-Sud (2002).
CLEMENTZ (P.) - Contribution à la modélisation du frittage avec phase liquide utilisant la théorie de l’homogénéisation. - Université de Franche- Comté, UFR des Sciences et Techniques (2002).
CANALE (P.) - Étude des mécanismes du frittage d’un composite à matrice métallique et à dispersoïdes de diamant. - Université de Paris-Sud (2001).
POLETTI (A.) - Contribution à l’étude du frittage des mélanges UO2+x– CeO2 traités sans atmosphère oxydante : comparaison avec le système UO2+x– PuO2 . - Université de Limoges, faculté des Sciences et Techniques (2001).
GENDRON (D.) - Étude numérique et expérimentale...
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