La fabrication des Composites à Matrice Métallique simplifiée

Vie des sociétés | 05.06.13
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La fabrication des Composites à Matrice Métallique simplifiée - Batiweb
Le CTIF (Centre Technique des Industries de la Fonderie) a développé un procédé innovant permettant de réaliser un composite aluminium/céramique directement in situ dans un moule de fonderie. Objectif : la fabrication des CMM (Composites à Matrice Métallique) simplifiée et son coût réduit.

Le CTIF a conçu un procédé permettant de fabriquer des CMM directement in situ dans un moule de fonderie. Ce système permet d'utiliser des matières premières traditionnelles (de l'aluminium conventionnel (AlSiMg0.6) d'une part et des billes de céramique d'autre part) et peut être mis en œuvre avec des technologies de fonderie gravité largement répandues dans l'industrie et ce, sans surcoût majeur. A noter que ce procédé est particulièrement adapté à des particules de céramique de quelques millimètres de diamètre.

Le principe du process : des billes de céramique sont disposées dans un moule de fonderie avant la coulée, puis le métal liquide est versé par un système de remplissage. Ce dernier est spécifiquement conçu pour permettre une infiltration totale des interstices entre les billes de céramique. L'aluminium liquide se solidifie ensuite, emprisonnant complètement les billes de céramique dans la matrice métallique. On obtient alors un macro-composite aluminium/céramique.

Maîtriser l'infiltration de métal liquide

Plusieurs technologies sont associées : le positionnement et la tenue des billes de céramique dans le moule, le design du système de remplissage et la maîtrise des paramètres de coulée (temps de remplissage, température du métal liquide...). A noter que les billes de céramique peuvent être de natures diverses (alumine, SiC, carbone...) selon les besoins finaux. L'alliage d'aluminium (AlSi7Mg, AlSi12...) est quant à lui un véritable atout pour la nature de la matrice car il garantit la légèreté (2,7 g/cm3) de la structure.

Le procédé créé par le CTIF permet, si besoin, de positionner ces billes de céramique seulement aux endroits où elles sont nécessaires pour la fonction de la pièce. Pour réaliser ces CMM, le CTIF a utilisé les retombées liées à sa technologie de production de mousses métalliques CastFoam®, qui lui ont permis de maîtriser l'infiltration de métal liquide dans un milieu poreux.

Zoom sur les Composites à Matrice Métalliques

Les CMM sont des matériaux permettant d'améliorer la tenue à chaud ou encore les propriétés mécaniques (Rm, Rp0.2) en statique et en dynamique, mais aussi de diminuer le coefficient de frottement. Les CMM aluminium/céramique sont utilisés pour la conception de divers supports (pièces de blindage thermique, anti-explosion ou anti-pénétration) et sont destinés à différents types de secteurs (industriel, militaire, transport ou encore BTP).

Très innovants, les CMM trouvent un débouché dès lors que les matériaux métalliques traditionnels de fonderie ne peuvent pas répondre totalement aux besoins. Les premiers CMM ont été développés il y a plusieurs dizaines d'années, mais étaient limités par leur coût et la difficulté liée à leur mise en œuvre. Ces technologies nécessitaient en particulier l'utilisation de demi-produits spécifiques (fibres de céramique de faible taille déjà incorporées à l'alliage) souvent délicats à mettre en œuvre (coulabilité limité) et à recycler.

B.P

Redacteur
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