Institut Carnot Chimie Balard Cirimat

Institut Carnot Chimie Balard Cirimat Chimie, Matériaux et Procédés ÉNERGIE CHIMIE DURABLE SANTÉ - COSMÉTIQUES MATÉRIAUX POUR LE TRANSPORT MATÉRIAUX HAUTE PERFORMANCE 610 chercheurs dont 230 doctorants (35 CIFRE) Certifications ISO 9001 Membre de la Filière Carnot « Manufacturing » (10 Carnot +ONERA) Partenaire avec LAAS-CNRS de la plateforme régionale MultiFab (fabrication additive multi-matériaux, multi-procédés et multi-échelles)

Cermet cuivre-ferrite par fabrication additive sur lit de poudre Pièces multi-matériaux de type cermet cohérentes Caractérisation microstructurale des cermets Mise en œuvre d’un procédé de fabrication additive sur lit de poudre Matériau : mélange de poudres micrométriques (10 à 50 mm) - poudre commerciale de cuivre métallique - poudre de ferrite mixte NiFeCo synthétisée au laboratoire Composition du cermet : Cu-Ferrite mixte NiFeCo pour une application aux anodes inertes pour la production d’aluminium Equipement : ProX200 (Phenix-3DSystem)–Laser Nd-YAG à 1064nm-300W - Epaisseur lit de poudre, pas, vitesse, stratégie d’écriture fixés - Puissance=paramètre variable - Sous atmosphère neutre

Cermet cuivre-ferrite par fabrication additive sur lit de poudre P=90W - Pièces de 10mm x 10mm x 1mm - Pièces cylindriques de 8 mm de diamètre et 30 mm de longueur 500 mm zones densifiées 500 à 1000 mm pores de quelques centaines de micromètres Pièces cohérentes Taux de densification 60-65% Conservation des phases spinelle et métallique

Cermet cuivre-ferrite par fabrication additive sur lit de poudre 100 mm Métal Oxyde 10 mm MET MET Phase métallique Phase oxyde

Cermet cuivre-ferrite par fabrication additive sur lit de poudre Comparaison avec la microstructure observée après un frittage conventionnel A partir du même mélange de poudre mis en forme par pressage uniaxial à 200MPa Frittage sous atmosphère neutre à 1060°C ou 1100°C pendant 2 heures 100 mm Ferrite mixte NiFeCo Cu

Cermet cuivre-ferrite par fabrication additive sur lit de poudre Nanostructuration d’un matériau à partir de poudres micrométriques Microstructure originale Distribution des phases de l’échelle de quelques nanomètres à quelques micromètres Effet sur les propriétés physico-chimiques des matériaux? Mécanismes de formation Procédé de type SLM Températures localement élevées sous l’effet du faisceau laser Fusion du métal et du ferrite Refroidissements rapides et différence de température de fusion du métal (1080°C) et de l’oxyde (T>1500°C) Morphologie des inclusions

Cermet cuivre-ferrite par fabrication additive sur lit de poudre Electrolyse pendant 4h dans des bains de cryolithe à 1000°C (collaboration avec le LGC) Dissolution partielle de l’électrode porosité Réduction de la porosité par un traitement SPS ultérieur tout en conservant la microstructure Taux de densification supérieur à 90%

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