Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Comportement mécanique du compact massif
L’augmentation de la température d’élaboration se traduit pour les meules d’alumine par une
augmentation de la ténacité. L’observation des faciès de rupture a permis de montrer que la rupture se
produisait dans les ponts de verre quelle que soit la température de cuisson. La diminution de la
viscosité permet de diminuer la taille des défauts des ponts de verre et permet ainsi d’augmenter
l’énergie globale nécessaire pour fracturer ces ponts, augmentant la ténacité des meules. Dans le cas
des meules d’AlON c’est ce phénomène qui se produit mais à partir d’une température d’élaboration
de 1200°C, l’augmentation de ténacité est affectée par l’oxydation de l’AlON. Cette oxydation
provoque une fissuration des grains, une diminution de la distance entre les grains et une modification
de la surface du grain. Cette dernière se traduit par une surface plus irrégulière qui provient du départ
de l’azote. Les trois phénomènes cités précédemment sont à l’origine de la faible ténacité des meules
d’AlON élaborées à haute température. Les faciès de rupture montrent que dans le cas de l’AlON, les
ruptures se produisent soit à l’interface entre les grains et le verre soit dans les grains pour les
différentes températures d’élaboration.
1.3. Influence des contraintes résiduelles
Une différence de coefficients de dilatation entre les grains abrasifs et le liant vitreux a, d’après la
littérature, une forte influence sur les propriétés mécaniques des meules à température ambiante (p.27).
Le mélange de plusieurs verres a permis d’obtenir des verres avec des coefficients de dilatation
différents (p.129). La différence des coefficients de dilatation entre les verres et les abrasifs peut
induire des contraintes résiduelles. Dans le cas des meules d’AlON élaborées avec les liants D, M1 et
M2, on considère que l’oxydation est négligeable du fait des faibles températures d’élaboration
(< 900°C). Dans le domaine élastique linéaire, les contraintes résiduelles sont estimées selon :
g
a
E T T
(4.2)
avec E le module du verre (70 GPa), T g la température de transition vitreuse du verre, T a la
température ambiante et la différence entre les coefficients de dilatation de l’abrasif et du verre.
Le Tableau 4-3 regroupe les valeurs des calculs des contraintes résiduelles en fonction du type de
liant et de l’abrasif. Les contraintes résiduelles dans le verre varient entre +115 MPa et –36 MPa. Ces
valeurs sont faibles.
Température
Contrainte résiduelle (MPa)
d’élaboration
Alumine
AlON
Liant D 865°C - 20 -36
Liant M2 875°C - 6 -23
Liant M1 890°C 34 17
Liant C3 875°C 114 90
Tableau 4-3 : Contrainte résiduelle en fonction du liant et de l’abrasif
La Figure 4-19 montre l’évolution du module d’élasticité en fonction des contraintes résiduelles ;
la densité apparente du compact est annotée pour les différents échantillons. La variation du module
d’élasticité avec les contraintes résiduelles est difficile à établir du fait des différences de densité
apparente des compacts. Toutefois, nous proposons l’évolution indiquée en pointillé pour une densité
apparente du compact à peu près constante (2,14). Le module d’élasticité augmente de 37 GPa à 48
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