Contribution à l'application de céramiques d'Al2O3 et de 3Y-ZrO2 à structures submicroniques à l'usinage de matériaux dérivés du bois
Langue Français
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Modalités de diffusion de la thèse :
  • Thèse confidentielle jusqu'au 29/09/2020.
 
Auteur : Grunder, Timothee
Date de soutenance : 28-09-2015

Directeur(s) de thèse : Mille, Pierre

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Laboratoire de génie de la conception (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Mécanique
Classification : Physique, Fabrication industrielle

Mots-clés libres : Céramiques, Outils de coupe, Structure submicronique, Comportement mécanique
Mots-clés :
  • Usinage - Appareils et matériel
  • Matériaux céramiques - Propriétés mécaniques
  • Outils de coupe pour métaux
  • Usure (mécanique)
Résumé : Les céramiques à base d’Al2O3 et de 3Y-ZrO2 à structures submicroniques présentent, au vu de leurs propriétés physiques et mécaniques, un fort potentiel pour l’usinage de composites en bois. Neuf nuances ont été développées par coulage-gélification (CG) et par pressage isostatique à froid (CIP). Elles ont ensuite été testées en usinage dans des conditions industrielles de coupe. L’objectif de la thèse a été la compréhension, à partir de ces résultats, des mécanismes d’usure, afin d’identifier les propriétés physiques et mécaniques nécessaires pour l’usage d’un matériau nouveau pour cette application. Des outils prototypes de fraisage et de tournage ont été conçus. L’état d’endommagement et les contraintes résiduelles dans la céramique, dus aux étapes de fabrication des prototypes, ont été déterminés. Les résultats des expérimentations de coupe montrent que différents mécanismes opèrent sur l’usure des céramiques. Pour les nuances d’alumine, l’usure de l’arête se fait par arrachement cyclique de grains, tandis que les nuances à base de zircone se déforment plastiquement. Il apparaît que les propriétés physiques, telles que la taille de grain et la densité, sont prédominantes sur les propriétés mécaniques. L’utilisation de céramiques à structure submicronique avec des densités supérieures à 99 % améliore les performances en usinage. C’est la nuance Al2O3-10 % ZrO2 produite par CG qui a montré la meilleure résistance à l’usure. Lors de l'affûtage et de la coupe, l'oxyde de zirconium non stabilisé opère un changement de phase qui induit des contraintes de compression au sein de la microstructure et augmente ainsi la résistance micromécanique des joints de grain.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2015STRAD035
Type de ressource : Thèse