3 ième journée de cogénération Renaud CAPLAIN Nicolas COLLARD.

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1 3 ième journée de cogénération Renaud CAPLAIN Nicolas COLLARD

2 SOMMAIRE - BUT RECHERCHÉ - DENSITÉ MAXIMALE DU MATÉRIAU D’APPORT DANS LA MATRICE Al - VOLUMES-MASSES - LES PISTES - RÉSULTATS - PERSPECTIVES

3 BUT RECHERCHÉ  Obtenir un matériau à la fois bon conducteur d’électricité, ayant un bon ferromagnétisme, peu dense (± densité de l’aluminium 2.7)  PROBLÈME: Les matériaux ferromagnétiques sont le Fe, le Ni, le Co (densité~8-9), des oxydes de type Fe 3 O 4 (densité 4.7) des lanthanides type Ce ou des nitrures ou des borures Les matériaux ferromagnétiques sont le Fe, le Ni, le Co (densité~8-9), des oxydes de type Fe 3 O 4 (densité 4.7) des lanthanides type Ce ou des nitrures ou des borures

4 DENSITÉ MAXIMALE DU MATÉRIAU D’APPORT DANS LA MATRICE Al DENSITÉ MAXIMALE DU MATÉRIAU D’APPORT DANS LA MATRICE Al  - Nous désirons rester proche de la densité de Al, ainsi la densité choisit pour le matériau composite serait proche de 2,7  - la bibliographie impose pour des raisons d’homogénéité de n’avoir que 20% en volume de particules ou d’autres éléments dans la matrice

5 VOLUMES-MASSES VOLUMES-MASSES  Pour un diamètre extérieur de 12,5 cm, une épaisseur de 0,2 cm et une longueur de 40 cm, le volume total de notre couronne cylindrique est de 314 cm 3 soit une masse de 848 g théorique totale d’Al et un volume de particules ou de fibres maximum à insérer de 62,8 cm 3

6  AINSI il vient pour des particules: - De Ni ou Co (d=8,9) une masse de 558,92 g et une masse totale du tube de 1237, 32 g et une densité de 3,94 soit 1,45 fois celle de Al (d=2,7) - De Fe (d=7,86) une masse de 493,61 g et une masse totale du tube de 1172,08 g et une densité de 3,73 soit 1,38 fois celle de Al

7  Avec ceci on peut imaginer l’insertion dans la matrice d’Al d’un fil ferromagnétique de Ni, Co ou Fe de 1 mm de diamètre: Dans ce cas ce fil mesurerait 7996 cm et il y aurait une spire tous les mm environ (200 spires au total) Dans ce cas ce fil mesurerait 7996 cm et il y aurait une spire tous les mm environ (200 spires au total)

8 LES PISTES  - dépôt d’un matériau magnétique en surface du cylindre d’Aluminium  - particules dans la masse  - insertion d’un solénoïde ferromagnétique dans la matrice  - multicouches de conducteur et magnétique  - utilisation d’une mousse peu dense ferromagnétique

9 RÉSULTATS  DÉPÔT EN SURFACE Un dépôt de fer a été réalisé en surface d’une plaque d’Al. Malheureusement il y a un problème de saturation locale. IL FAUT DONC TRAVAILLER DANS LA MASSE

10  PARTICULES DANS LA MASSE Il est possible d’insérer à la coulée des particules réparties de façon plus ou moins homogène. La difficulté réside en la faible épaisseur du tube. De plus nous pouvons avoir des problèmes de densité. Par ailleurs les particules devront être de taille importante car le liquide dissout par mouillabilité le matériau métallique.

11  Illustration d’insertion de particules à la coulée (brevet R.CAPLAIN J.MASOUNAVE)

12  INSERTION D’UN SOLENOIDE Nous pouvons insérer un solénoïde de 200 spires par la voie de la fonderie à la cire perdue

13 UTILISATION D’UNE MOUSSE

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17 PROPRIÉTÉ DE LA MOUSSE Ni  Densité = 0.218-0.450  80% de pores (minimum)  Taille des pores environ 200µm  Épaisseur 1.6 mm  Contrainte à rupture 0.88 MPa  A 200°C temps de vie de 7000secondes sous une contrainte de 0,23 MPa (sous 18g)

18 densité Rm MPa perméabilité magnétique relative µr 10^-6cm^3mol^-1 résistivité électrique µOhmcm fusion °C température de curie °C Ni pur dense8.9317ferromagnétique6.91453354 Ni pur recuit8.9310ferromagnétique6.91453354 feuillard de Ni 10- 50 µm8.9196-386ferromagnétique6.91453354 mousse de Ni 0.218- 0. 450.88A mesurer 1453354 Ni8.9317ferromagnétique6.91453354 Fe7.86200ferromagnétique10.11535770 Co8.9760-1135ferromagnétique6.3414951121 Fe3O45.3NAferromagnétiqueNA1600585 Cu8.96400-5,461.691083NA Al2.7200162.67660,4NA

19  Des mesures de surface spécifique seront établies au BET (Brunauer, Emmet, Teller) afin de maitriser les dépôts électrolytiques  Mesures de résistivité, conductivité, perméabilité magnétique

20 PERSPECTIVES  - continuer sur l’insertion de particules  - utilisation de la technique cire perdue (solénoide)  - optimisation des mousses: épaisseurs, laminage, taille des pores, rigidité OU utilisation d’un NIDA  Dépôt électrolytique d’aluminium (en cours)

21 Susceptibilité magnétique