Compaction isostatique à chaud et frittage flash

COMPACTION ISOSTATIQUE A CHAUD

La technique de compression isostatique à chaud (CIC ou HIP) consiste à soumettre les pièces à l’action simultanée de hautes pressions (jusqu'à 2 000 bars) et températures élevées (jusqu'à 2000°C), dans une atmosphère inerte.

Du fait de l’action simultanée de hautes pressions (jusqu'à 2 000 bars) et de températures élevées (jusqu'à 2000°C), la Compression Isostatique à Chaud apporte de nombreux avantages dans divers domaines :

 

•En vue de l’élimination des porosités internes (post-densification) dans les pièces de fonderie (aluminium, acier, superalliage, titane, magnésium, cuivre, céramique) pour leur conférer des propriétés mécaniques plus élevées et moins dispersées, tout en maintenant les caractéristiques dimensionnelles des pièces traitées

•Pour l’obtention de pièces de formes complexes issues de la métallurgie des poudres, difficilement réalisables par les procédés conventionnels d’élaboration ou d’un coût trop important. Après densification de la poudre d’alliage, il est possible d’obtenir des composants très performants qui présentent au final une structure isotrope, homogène et d’une densité proche de 100 %. Il est également possible, par cette méthode, d’obtenir des pièces proches de leur forme finale (pièces « near net shape »)

•Dans le cas de réalisation d’assemblages de matériaux différents, ou identiques, sans ajout de métal d’apport entre les deux par soudage diffusion ( par exemple inox/cuivre, titane/aluminium, acier/inconel)

Densification

Equipements

Compression isostatique à chaud

Quintus QIH-15L

CIC-HIP

Caractéristiques

ø = 186 mm, h = 500 mm

jusqu'à 2000°C

jusqu'à 2000 bars  

Utilisations

matériaux massifs de formes complexes à partir de poudres métalliques ou céramiques en appliquant une forte pression d'argon. Ce dispositif permet aussi d'assembler des parties massives de nature différente par soudage diffusion.  

FRITTAGE FLASH OU SPS

Le procédé de frittage Flash ou SPS permet la compaction de poudres dans un moule conducteur en leur appliquant une pression uni-axiale de l’ordre de 1250 kN.

 

Le moule et la poudre sont traversés par de très courtes impulsions de courant électrique de forte intensité. Le moule et l’échantillon peuvent atteindre des températures jusqu’à 2400°C et des rampes jusqu’à 600°C par minute.

 

Sous l’effet de la pression, la matière se condense pour générer des pièces compactes nanostructurées aux caractéristiques améliorées : des matériaux augmentés.

 

Le frittage Flash ou SPS fonctionne sur de nombreux types de matériaux : matériaux conducteurs, isolants, matériaux magnétiques, métaux, polymères, céramiques, composites, biomatériaux, … De plus, il permet de créer des pièces assemblant plusieurs matériaux : des composants multi-matériaux.

 

Le procédé est idéal pour réaliser des pièces aux formes complexes telles que des dents, cannelures, profils et formes non axisymétriques pouvant être produites directement à partir d’outils sans usinage.

Densification et frittage

Equipements

 

Presse de frittage

FCTsystem HPD 125

FLASH-SPS  

 

Presse de frittage

FCTsystem HPD 10

FLASH-SPS  

Caractéristiques

frittage (pulse électrique et pression uniaxiale)

0-8 V, 1-24 KA

Force : 20 KN à 1250 KN

Jusqu’à 2400°C

Disque de 30 mm à 160 mm  

 

 

frittage (pulse électrique et pression uniaxiale)

0-7,2 V, 1-5,5 KA

Force : 20 à 100KN

Jusqu’à 2400°C

disque de 5 mm à 40 mm  

Utilisations

Frittages et/ou assemblages :

Matériaux légers (alliages légers)

Matériaux ultra-durs

Matériaux à porosité contrôlée

Matériaux métalliques et céramiques

Matériaux composites

 

 

 

Frittages et/ou assemblages :

Matériaux légers (alliages légers)

Matériaux ultra-durs

Matériaux à porosité contrôlée

Matériaux métalliques et céramiques

Matériaux composites  

ELABORATION DE POUDRES PAR VOIE MECANIQUE

Les méthodes mécaniques s'appliquent essentiellement aux poudres métalliques. Si le métal est fragile, il est aisément brisé en petits granulés à l’aide de billes placées dans une jarre avec les poudres ou les agglomérats. Les temps de broyage sont généralement compris entre une et cent heures au plus. Si le métal est ductile, on obtient, par concassage, de petites paillettes peu adaptées à la fabrication de pièces par la métallurgie des poudres (exception faite de certains produits particuliers comme l'aluminium S.A.P.).

Un avantage des méthodes mécaniques est de s'appliquer au cas des poudres d'alliages métalliques contenant deux ou plusieurs constituants ; on peut fabriquer ainsi des poudres de laiton (cuivre-zinc), de bronze (cuivre-étain) et d'acier (fer-carbone).

Equipements  

 

Broyeur planétaire P4 Fritsch  

 

Turbula

Bachofen T2F Schatz  

 

Attriteur

Minipur Netzsch  

Caractéristiques  

Jarres de 12 mL à 500 mL

Vit. de rotation jusqu’à 400 rpm  

Mélangeur dynamique tridimensionnel

Rotation : 23 à 101 min-1

Quantité : Jusqu’à 2L  

Rotation : 1000 – 4200 min-1

Taille du lot 250-500 mL  

Utilisations  

 

Mécano-synthèse, broyage de haute énergie de courte durée (agrégats ou agglomérats nanostructurés)  

 

mélange homogène de poudres de densités et granulométries différentes. Les produits sont mélangés dans leurs propres récipients de toutes formes et dimensions. Les mélanges peuvent aussi être de nature sèche-liquide ou encore liquide.  

 

Broyage humide et dispersion  

ELABORATION DE POUDRES PAR VOIE CHIMIQUE

Notre méthode par voie chimique consiste à élaborer des poudres micro et nano-particulaires.

Notre spécialité en voie hydrothermale, sous et supercritique permet de travailler avec des températures au-delà du point critique de l’eau (374°C et 221 bar).

Equipements  

 

Dispositif de synthèse continue  

 

 

 

 

 

 

 

 

Dispositif de synthèse batch  

Caractéristiques  

 

Réacteur continu

De 20°C à 500°C

Jusqu’à 400 bars

10g à 15 g/h poudre sèche  

 

Réacteur batch

De 20°C à 400°C  

Jusqu’à 300 bars

Volume interne 200ml  

Utilisations  

 

Synthèse par chimie douce, en milieu hydrothermal classique, hydrothermal sous critique et milieu supercritique.

Nano-particules d’oxyde métallique simples ou poly-cationiques (ZnO, TiO2, ZrO2, CeO2, Y2O3, CeZrO2 ...) parfaitement cristallisées avec une distribution granulométrique resserrée et pouvant atteindre des tailles < à 10 nm.  

 

Synthèse par chimie douce, en milieu hydrothermal classique, hydrothermal sous critique et milieu supercritique.

Nano-particules d’oxyde métallique simples ou poly-cationiques (ZnO, TiO2, ZrO2, CeO2, Y2O3, CeZrO2 ...) parfaitement cristallisées avec une distribution granulométrique resserrée et pouvant atteindre des tailles < à 10 nm.  

Pour plus d'information sur la compaction isostatique à chaud/SPS et l'élaboration de poudres, cliquer ICI pour télécharger le contenu

Image6.png