Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Comportement mécanique du compact massif
Influence de la taille des grains. Le Tableau 4-1 permet de comparer les propriétés mécaniques
des meules en fonction de la taille des grains pour l’alumine et l’AlON. Les légères différences de
densité ne permettent pas de discuter des valeurs de module d’élasticité et de ténacité, mais il apparaît
clairement que la ténacité des meules d’AlON est plus faible que celles des meules d’alumine pour les
deux tailles de grains testés. La fragilisation des meules apparaît quelle que soit la taille des grains.
Nous avons pu noter pour la plus faible taille de grains que la cuisson des meules provoquait une
augmentation de longueur de la meule d’environ 1,4 % alors que pour les meules d’alumine, nous
observons un retrait de 0,15%. L’origine du retrait a été expliquée dans la partie précédente.
L’augmentation de volume des meules d’AlON est la conséquence directe de l’augmentation de
volume des grains abrasifs. Si les grains augmentent de volume, la distance intergrains diminue
jusqu’à ce que les différents grains soient en contact. Une augmentation de volume plus importante
modifie l’empilement et conduit à un accroissement du volume total de la meule. Ce phénomène n’est
pas observé pour les grains les plus gros et cette différence peut s’expliquer par le fait que l’oxydation
est moins importante ou que la possibilité de réarrangement de l’empilement est plus faible.
Alumine
AlON
d 50 (µm) 230 (F80) 67 (F220) 230 (F80) 67 (F220)
Densité du compact 2,05 2,15 2,05 2,09
E (GPa) 44,6 45,3 44,2 45,0
K IC ( MPa m ) 1,86 1,92 1,23 1,23
Tableau 4-1 : Influence de la taille des grains sur les propriétés mécaniques des meules (liant C1, Telab=1300°C)
Influence d’un traitement thermique des grains d’AlON. Nous avons oxydé des grains
d’AlON à 1300°C pendant 2h et nous avons élaboré puis caractérisé des meules composées de ces
grains oxydés. Le Tableau 4-2 permet de comparer la ténacité des meules élaborées à partir d’alumine,
d’AlON, d’AlON oxydé. A 1100°C, les meules d’alumine et d’AlON ont une ténacité proche alors que
celle des meules d’AlON oxydé est plus faible. A 1300°C, les meules d’alumine ont la ténacité la plus
élevée (1,86 MPa m ) suivi des meules d’AlON (0,98 MPa m ) et des meules d’AlON oxydé (0,84
MPa m ). Une préoxydation des grains à 1300°C conduit à un degré d’avancement élevé et
l’oxydation des grains pendant la cuisson des meules doit être très faible. Les grains ne sont pas sujets
à une variation de volume lors de la cuisson et l’interface doit être très peu modifiée lors de la phase
de traitement thermique. La faible ténacité des meules d’AlON oxydées résulte de la fissuration de ces
grains.
Température de cuisson K IC ( MPa m ) E (GPa)
Alumine
1100°C 1,02 38,5
1300°C 1,86 44,6
AlON
1100°C 0,98 36,9
1300°C 1,30 44,2
AlON oxydé à 1300°C
1100°C 0,84 31,2
1300°C 1,09 45,7
Tableau 4-2 : Influence d’une préoxydation de l’AlON sur les propriétés mécaniques des meules (liant C1)
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0111/these.pdf
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© [E. Xolin], [2005], INSA de Lyon, tous droits réservés