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tiwekacontentpdf_n3801 v1Ce document a ete delivre pour le compte de 7200034092 - // charlotte PALMA // 195.25.183.153Ce document a ete delivre pour le compte de 7200034092 - // charlotte PALMA // 195.25.183.153L (m)––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––MOUSSES MÉTALLIQUESΔ P (KPa)10 0001 0001001010,10,01Lit de billes 2 mmLit de billes 0,3 mmNid abeille 400 cpsiMousse Alu 40 ppiMousse FeCrAl 30 ppi0,0010,01100 150 200 250 300 100 150 200 250 300Température ( °C )Température ( °C )1001010,10,01Figure 30 – Comparatif, à iso propriétés de catalyse, de différents supports catalytiques (d’après [21])Parution : juin 2015 - Ce document a ete delivre pour le compte de 7200034092 - // charlotte PALMA // 195.25.183.153Conversion MeOH (%)100908070605040302010NickelFeCrAlCuivreLaiton00 2 4 6 8 10Vitesse spatiale horaire du gaz (1/h)Figure 31 – Influence de l’alliage constitutif de la mousse surl‘efficacité de la réaction (d’après [39])Conversion de particules (%)100908070605040302010Ratio particules/ couche catalyseur1 / 21 / 51 / 61 / 80250 300 350 400 450 500 550 600Température (°C)Figure 32 – Influence de la température sur le taux de conversiondes particules de carbone issues de la combustion d’un moteurdiesel sur un catalyseur Co, Ba, K/ZrO 2 (d’après [40])et même parfois des mousses d’aluminium, voire d’argent. En fonctiondes réactions, certains métaux peuvent se révéler comme nocifspar réaction avec les produits traités en freinant la réaction cherchée.Par exemple, dans le cas de vapeurs de méthanol, le cuivre ou le laiton(figure 31) sont préférables au nickel ou aux aciers. Cet effet denocivité [39] est attribué à la diffusion des atomes métalliques de lamousse dans le support catalytique et le catalyseur.Les fonctions de catalyse sont assurées par les couches de catalyseursdéposées sur les mousses métalliques. Par exemple (figure 32),il s’agit d’éliminer en continu les particules fines de carbone issuesd’un moteur diesel [40]. La mousse métallique, utilisée comme support,est une mousse Porvair en acier inoxydable traité, recouverte dusupport catalytique ZrO 2 sur lequel est fixé le catalyseur Co, Ba, K.Le tableau 10 propose une synthèse des principales caractéristiquesde mousses métalliques utilisées dans différents typesd’applications.9. Design10 mmFigure 33 – Variations de rendu sur composite bi-élément aluminium/laiton (source : CTIF)Les propriétés d’aspect utilisées pour la fonction de designdépendent étroitement de la structure de la mousse métallique.Outre les aspects intrinsèques de la mousse décrits ci-avant, ilest possible, par un usinage adapté, d’obtenir des aspects très différentsen fonction des cellules découvertes lors de l’usinage.Cymat utilise cette propriété sur ses mousses stochastiques avecson produit Alusion.Sur des structures régulières, avec des composites bi-matériaux,des plans de coupes différents permettent de créer des motifs trèsvariés à partir d’une même structure de base (figure 33).Le matériau le plus employé est certainement la mousse d’aluminiumpour des questions de facilité de production, de légèreté etégalement de bonne résistance à la corrosion du matériau.Copyright © - Techniques de l’Ingénieur - Tous droits réservés N3801–21
tiwekacontentpdf_n3801 v1Ce document a ete delivre pour le compte de 7200034092 - // charlotte PALMA // 195.25.183.153Ce document a ete delivre pour le compte de 7200034092 - // charlotte PALMA // 195.25.183.153MOUSSES MÉTALLIQUES ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––Tableau10–Caractéristiques principales des mousses utiliséesMatériau moussePoremoyen(en ppi)FournisseurPorosité(en %)SupportcatalytiqueCouchesCatalyseurFonctionNi 40 – 90 Al 2 O 3 PtActeur de la recombinaison d’hydrogènedans l’oxygène de l’air créant de la vapeurd’eauNiFeCrAl (72, 21, 7)CuCuZn (90, 10)Acier inoxAlSi314100 – – Al 2 O 3Zr dopéCu/Zn/Al50 Porvair – ZrO 2 Co, Ba, KProduction d’hydrogène à partir deméthanol (micro réacteur embarqué pourvéhicules moteur pile combustible H 2 )Filtrage et combustion des particules decarbone issues du moteur dieselFeCrAl 40 Porvair 95 Al 2 O 3 PtOxydation sélective de CO dansl’hydrogèneTableau11–Caractéristiquesprincipalesdesmoussesselon[3]Symbole Caractéristiques Structure ouverte (éponge) Structure fermée (mousse)E Module d’Young (en GPa) (0,1 - 4) E s (r/r s ) 2 (0,1 - 1,0)E s (0,5 (r/r s ) 2 + 0,3 (r/r s ))s c Résistance à la compression (en MPa) (0,1 - 1) s cs (r/r s ) 3/2 (0,1 - 1)s cs (0,5 (r/r s ) 2/3 + 0,3 (r/r s ))G Module de cisaillement (en GPa) ª 3/8 EParution : juin 2015 - Ce document a ete delivre pour le compte de 7200034092 - // charlotte PALMA // 195.25.183.153K Module de compressibilité (en GPa) ª 1,1 EE f Module de flexion (en GPa) ª En Coefficient de Poisson 0,32 - 0,34s t Résistance à la traction (en MPa) ª (1,1 - 1,4) s cs e Limite d’endurance (en MPa) ª (0,5 - 5) s ce D Déformation de densification (0,9 - 1) (1 - 1,4 (r/r s ) + 0,4 (r/r s ) 3 )h Coefficient de perte ª (0,95 - 1,05) h s /(r/r s )l Conductivité thermique (en W/m.K) (r/r s ) -1,6 < l/l s <(r/r s ) -1,85–Température de fusion, chaleur spécifique,chaleur latente, dilatation thermique.10. Autres propriétésAshby [3] propose une approche intéressante qui permet d’obtenirun ordre de grandeur des principales caractéristiques physiquesdes mousses métalliques. Cette approche est basée sur les propriétésdes métaux constitutifs, sur les densités relatives et sur lesstructures des mousses. Le tableau 11 reprend les principales donnéesde son ouvrage.Valeurs identiques à celles du solide constitutifR Résistivité électrique (en 10 -8 W.m) (R/R s ) -1,6 < l/l s <(R/R s ) -1,85Les indices (s) correspondent aux valeurs du solide plein (alliage de base constitutif de la mousse).N3801–2211. ConclusionCopyright © - Techniques de l’Ingénieur - Tous droits réservésLes propriétés intrinsèques des mousses métalliques, qui appartiennentà la famille des matériaux cellulaires, sont principalementfonction de leur morphologie, des matériaux constitutifs, ainsi quede leur densité relative. Ces propriétés sont souvent étudiées auregard des fonctions applicatives envisagées et restent fortementtributaires des procédés utilisés pour leur fabrication.
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