Frittage flash du grenat d’yttrium et d’aluminium

Thèse réalisée entièrement au LEPMI et à MINATEC, à Grenoble

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Guillaume BERNARD-GRANGER, guillaume.bernard-granger@cea.fr.

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Le sujet propose d’étudier l’aptitude au frittage flash du grenat d’yttrium et d’aluminium (YAG), très probablement granulé au moyen de la voie atomisation cryogénique10, préalablement à sa mise en forme par pressage uniaxe. Les équipements de frittage flash disponibles au LEPMI permettront l’enregistrement en continu du retrait volumique, donc de la densité relative instantanée, de l’échantillon en fonction du cycle thermique, de la pression partielle en oxygène et des conditions électriques imposées à l’échantillon. Les cinétiques de densification et de développement de la microstructure en fonction des paramètres de frittage flash seront plus particulièrement étudiées. La microstructure sera caractérisée de manière poussée, tout particulièrement par microscopie électronique en transmission avec les techniques classiques associées (STEM/HAADF, EDS, EELS et diffraction électronique). Une attention particulière sera portée à l’apparition d’un possible phénomène de gonflement venant s’opposer à la densification lors du cycle thermique, du fait de vitesses de chauffe ultra-rapide inhérentes à la méthode de frittage flash pouvant empêcher l’évacuation d’éventuels composés gazeux. Ces composés gazeux peuvent être imputables à des impuretés présentes au sein de la poudre synthétisée, mais aussi à l’adjonction d’un lubrifiant solide (pour améliorer la pressabilité de la poudre pour obtenir des échantillons crus prêts au frittage) ou d’un porogène (pour optimiser une densité post-frittage et stabiliser la microstructure frittée).

Dans le cadre de la thèse, ces trois contributions pourront être étudiées. Les mécanismes de densification et de croissance granulaire seront identifiés et une modélisation phénoménologique du frittage flash sera développée. Parallèlement à cela, des essais de frittage naturel classiques, sous des conditions thermiques et atmosphériques appropriées, seront réalisés de manière à comparer l’aptitude à la densification et le développement de la microstructure avec ce qui est obtenu pour la même poudre de grenat d’yttrium et d’aluminium fritté en mode flash.