Activités

Métallurgie des poudres - frittage - assemblage

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Le développement du procédé de frittage sous charge est une activité pivot de l'équipe MaNaPI. Notre but est de comprendre les phénomènes mis en jeu lors du frittage sous charge de poudres par deux procédés différents appliqués aux matériaux métalliques ou céramiques :

  • compréhension des mécanismes de consolidation
  • compréhension des mécanismes de compaction par des outils de modélisation thermo-mécanique
par frittage flash (SHS) :
  • charge uni-axiale
  • screening des matériaux / microstructures
  • matériaux denses à microstructure contrôlée
  • matériaux à gradient de fonction
  • mise en œuvre de pièces par auto-assemblage
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par compaction isostatique à chaud (CIC)
  • sollicitation isostatique
  • chauffage par convection
  • mise en œuvre de pièces de formes complexes
  • matériaux denses à microstructures homogènes
  • fermeture de la porosité (défauts de fonderie, pièces obtenues par fabrication additive ...)
  • assemblage par diffusion à l'état solide
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Elaboration de nano-poudres

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L'équipe MaNaPi développe la synthèse de nano-objets, en continu, par voie hydrothermale (sous et supercritique) grâce à un dispositif dédié. Le système modèle ZnO a été considéré pour explorer les mécanismes de nucléation et croissance des nanoparticules d'oxydes métalliques en conditions supercritiques, en alliant différentes méthodes de caractérisation et une modélisation du réacteur par CFD.

Grâce à cette méthodologie, nous sommes en capacité d'appliquer la synthèse de façon contrôlée pour d'autres oxydes métalliques : CexOy , ...

Cette méthode permet aussi d'envisager la fonctionnalisation de particules d'oxydes de fer pour des applications à visée thérapeutique.

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Réactions aux interfaces - Modélisation

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Nous étudions les réactions auto-entretenues qui se développent dans les multicouches nanométriques métalliques par une modélisation à l'échelle microscopique par dynamique moléculaire pour déceler les mécanismes élémentaires associés au transfert de masse et de chaleur, à la dissolution et au mélange, aux transitions de phase à l'échelle nano.

Cette modélisation permet de comprendre la relation entre la microstructure et les propriétés du front de réactif. Ces matériaux très énergétiques sont appliqués pour des procédés de soudure de matériaux sensibles à la température.

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Par des techniques d'éléments finis, nous modélisons les mécanismes de déformation qui interviennent lors de la compaction des poudres sous forte pression. Le but est de concevoir la forme des containers qui permettront d'obtenir un pièce au plus proche de la forme souhaitée par CIC et d'obtenir une consolidation optimale en tout point.

Ceci nécessite d'établir les lois constitutives pour un volume élémentaire représentatig (VER)  de matériau pulvérulent permettant de décrire correctement la transition d'échelle. Le calcul des contraintes et des températures locales permet de décrire les évolutions microstructurales intervenant dans la poudre en cours de compaction.

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