Etude du nickel fritté au SPS et de l’écrouissage du Fe-3%Si GO

Abstract

Les objectifs de ce projet consistent à caractériser deux types de matériaux métalliques. La première partie porte sur le frittage d’une poudre de nickel pure par Spark Plasma Sintering (SPS) et la seconde s’intéresse à la microstructure ainsi qu’aux propriétés mécaniques d’un alliage de fer –silicium (Fe-3%Si). Le nickel est un élément chimique fortement connu et utilisé depuis plus de vingt siècles. Il ne se trouve pas sous forme de minéral pur dans la nature. Pour en obtenir, il faut l’extraire d’autres minéraux en suivant des procédés (électrolyse si le nickel se trouve en forme d’oxydes ou procès carbonylique à partir des minéraux sulfureux). C’est un matériau de transition et ses propriétés remarquables sont sa conductivité électrique et thermique en plus d’être ductile et malléable. Ses deux dernières propriétés permettent au nickel d’être un matériau qui se polit, se forge et se lamine facilement. Il présente également un peu de ferromagnétisme. Le nickel étudié se trouve à l’état de poudre métallique. Il s’agira de le fritter avec une méthode assez récente, le frittage SPS. Ce procédé a pour objectif l’obtention d’un matériau homogène, bien densifié et avec une distribution moyenne de taille de grains proche du nanomètre pour essayer de mieux connaître le comportement mécanique avec cette taille de grain. La première partie du projet consistera donc à, premièrement, une analyse de la microstructure de différents échantillons de nickel fritté à différentes températures. Puis en une mesure de la densité de tous les échantillons pour la comparer avec la densité théorique du nickel afin d’extraire la compacité. Les tôles magnétiques de l’alliage Fe-Si constituent depuis une cinquantaine d’années le matériau le plus utilisé dans la production, le transport et la transformation d’énergie électrique. La production des tôles se divise principalement en deux types, celles aux grains orientés (GO) et celles aux grains non orientés (NO). Leur utilisation est totalement différente. Les tôles de GO sont utilisées pour les circuits magnétiques des machines statiques1 et les NO pour les machines tournantes2. [1] La deuxième partie du projet est centrée sur l’alliage Fe-3%Si aux grains orientés (GO) et se divisera en trois blocs. Le premier aura comme objectif l’étude de la microstructure d’un échantillon Fe-3%Si à grains orientés en vue de déterminer la distribution de la taille de grain sur ce matériau. Le deuxième se caractérisera par des essais de traction sur des éprouvettes normalisées de Fe-3%Si. Ces échantillons seront déformés à différents niveaux de sollicitations, à savoir, 3%, 4.5% et 6%, et finalement, pour le troisième, les éprouvettes déformées seront réutilisé pour des essais de micro-dureté. Les objectifs de cette partie de l’étude sont, d’abord, connaitre l’alliage Fe-3%Si au niveau microstructural, puis de parvenir à visualiser des gradients de dureté entre chaque grain et les bords de grains des différentes éprouvettes déformées.