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Plan du cours 5 1. Types de matériaux 2. Les différentes familles de céramiques

Plan du cours 5 1. Types de matériaux 2. Les différentes familles de céramiques 3. Propriétés des céramiques fonctionnelles 4. Propriétés des céramiques structurales 5. Elaboration des céramiques Université d’Annaba Faculté des sciences de l’ingénieur Département de Génie Mécanique Présentation et énumération des céramiques MENAIL YOUNES 2018.2019 5. Elaboration des céramiques 6. Exemples de pièces 1. Types de matériaux Il existe deux types de matériaux : 1.1 les céramiques traditionnelles (silico-alumineux), qui sont issues de matières premières naturelles (argile, feldspath, kaolin, quartz) et généralement mises en œuvre par coulée (barbotine), Présentation et énumération des céramiques coulée (barbotine), 1.2 les céramiques techniques (associations métal-métalloïde), obtenues le plus souvent par frittage (traitement thermomécanique qui, dans un premier temps, provoque la cohésion de granulés de poudre avec un « aggloméré » préparé par compression à froid, cette ébauche étant ensuite chauffée dans des fours spéciaux) ou électrofusion (les oxydes sont coulés directement dans un moule). 02/28 03/28 2. Les différentes familles de céramiques La famille des oxydes métalliques est la plus importante parmi les composés céramiques binaires. 2.1. Oxydes 04/28 05/28 06/28 07/28 Les carbures ont un point de fusion élevé, une haute stabilité, une grande dureté et une très bonne conductivité thermiques et électrique. Mais ils sont très fragiles. 2.2 Carbures 08/28 09/28 10/28 11/28 12/28 2.3. Nitrures Les nitrures réfractaires ont un point de fusion plus élevé que les oxydes et les sulfures correspondant mais tendent à se dissocier plus facilement. Pour cette raison, ils sont assez peu utilisés. 13/28 14/28 15/28 16/28 Les borures ont un point de fusion très élevé, compris entre 1900 et 3000°C, et sont peu volatiles. De plus, ils ont une basse résistivité électrique, une haute stabilité et une dureté élevée. Mais ils sont très peu résistants à l’oxydation à des températures supérieures à 1200°C. L’application des borures la plus répandue est la fabrication de creusets pour les métallisations sous vide. 2.4. Borures 17/28 Les siliciures ont des densités modérées, des points de fusion assez peu élevés, une grande dureté et une bonne résistance à l’oxydation. 2.5. Siliciures 18/28 Les sulfures métalliques sont thermodynamiquement stables à haute température et possèdent un point de fusion élevé. 2.6. Sulfures 19/28 3. Propriétés des céramiques fonctionnelles 3.1. Propriétés diélectriques Les qualités électriques des céramiques sont liées aux propriétés suivantes ou à leurs combinaisons : - rigidité diélectrique, - résistivité, - permittivité diélectrique et facteur de pertes. 3.2. Propriétés électroniques Aux températures peu élevées, un semi-conducteur (corps non métallique) présente une résistivité élevée, mais qui diminue quand la température augmente. Ceci est dû à l’agitation résistivité élevée, mais qui diminue quand la température augmente. Ceci est dû à l’agitation thermique qui arrache des électrons à un certain nombre d’atomes. En ajoutant des impuretés en faible quantité, cette résistivité peut baisser même aux températures voisines de la température ambiante. 3.3. Propriétés magnétiques Ce phénomène est dû à l’existence d’ions magnétiques, possédant plusieurs électrons célibataires. Sous l’action d’une induction magnétique extérieure, ces électrons célibataires présentent un moment magnétique dit « de spin », s’alignant dans la direction du champ magnétique. 3.4. Propriétés électro-optiques Un matériau est dit électro-optique s’il est susceptible de transformer un signal optique en une information électrique et vice versa. 20/28 4.1. Réfractarité et propriétés thermiques Les céramiques sont connues pour leur bon comportement aux températures élevées. Pour commenter leur comportement thermique, il faut introduire les notions de conductivité thermique, dilatation thermique et résistance aux chocs thermiques. 4. Propriétés des céramiques structurales 4.2. Propriétés mécaniques Elles présentent un module d’élasticité très élevé et des déformations élastiques extrêmement restreintes. Comme les masses volumiques r des céramiques sont faibles, leurs modules spécifiques E / r (raideurs spécifiques) très élevés les rendent très attractives. On constate ceci dans le tableau suivant : dans le tableau suivant : 21/28 4.3. Propriétés thermomécaniques La variation des propriétés mécaniques avec la température est le principal obstacle limitant l’utilisation des céramiques. Dans le cas de chocs thermiques, des contraintes sont générées au sein de la céramique. A température élevée, c’est à dire supérieure à la moitié de la température absolue de fusion, les céramiques peuvent présenter des endommagements de type viscoélastique (fluage). Les paramètres de résistance mécanique varient en fonction de la température. Une élévation de la température diminue la rigidité des liaisons atomiques 4.4. Propriétés chimiques La catalyse est l’action par laquelle une substance augmente la vitesse d’une réaction chimique sans paraître y prendre part. Pour la catalyse, on emploie des poudres à très fortes surfaces spécifiques, en particulier les hydrates d’alumine. On utilise aussi la cordiérite, 2 Al2O3 - 2 MgO - 5 SiO2. hydrates d’alumine. On utilise aussi la cordiérite, 2 Al2O3 - 2 MgO - 5 SiO2. On appelle inertie chimique la capacité à résister aux attaques chimiques. Les céramiques oxydes étant déjà oxydées, elles résistent beaucoup mieux aux effets corrosifs que certains métaux. 4.5. Propriétés de radioactivité Un matériau combustible est une matière capable de dégager de l’énergie par fission ou fusion nucléaire. Il existe plusieurs types de céramiques combustibles. 22/28 5.1. Différentes étapes d’élaboration 1 5. Elaboration des céramiques 23/28 5.1. Différentes étapes d’élaboration 2 24/28 6. Exemples de pièces 6.1. Perçage classique 25/28 6.2. Perçage par ultrasons 26/28 6.3. Assemblage de pièces 27/28 FIN FIN 28/28 uploads/Ingenierie_Lourd/ c-ramiques-industrielles-copie.pdf