Comparaison de techniques de frittage non-conventionnelles appliquées à la zircone et l'hydroxyapatite nanométriques - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Comparison of non-conventional sintering techniques applied to nanometric zirconia and hydroxyapatite

Comparaison de techniques de frittage non-conventionnelles appliquées à la zircone et l'hydroxyapatite nanométriques

Résumé

Better understanding of densification of ceramic powders led to the development of new sintering technologies using pressure, an electric field or microwaves. These new techniques have their own densification path and allow to obtain denser ceramics with a finer microstructure. A question that is asked today is to know if the different behaviours observed at the last step of sintering for these techniques can be attributed to microstructure variations present as soon as the neck formation during the first step of sintering. The study presented here shows that there are different densification paths between conventional, microwave and fieldassisted sintering. These differences have been observed thanks to the estimation of the densification activation energy and the sintering maps for an yttria-stabilized quadratic zirconia. For these three techniques, the characterization of particle-particle necks obtained after the first step of sintering have shown that microstructural differences exists as soon as the onset of densification and are conserved in the later stages of the phenomenon. This work also presents a study on the influence of water vapor on densification for sub-micron hydroxyapatite powders with or without the application of uniaxial pressure. This last technique, called ‘Cold Sintering’ allows to densify a nanometric powder at more than 90% density using temperatures as low as 250°C allied to pressures up to 350MPa with no grain growth.
L’amélioration de la compréhension des phénomènes de densification de poudres céramiques a conduit au développement de nouvelles technologies de frittage impliquant l’application d’une pression, d’un champ électrique ou de micro-ondes. Ces différentes techniques conduisent à des chemins de densification propres et à l’obtention de céramiques plus denses avec une microstructure plus fine. Une question se pose aujourd’hui à savoir si les différences de comportement observées entre ces techniques lors du dernier stade du frittage peuvent être attribuées à des variations microstructurales existant dès la formation des cols durant le premier stade. Cette étude a permis de mettre en évidence l’existence de chemins de densification différents entre le frittage naturel, assisté micro-ondes et assisté pression-champ électrique par le biais de l’estimation de l’énergie d’activation de densification et l’établissement des cartes de frittage pour une zircone quadratique stabilisée à Y2O3. Pour ces trois techniques, la caractérisation des cols entre particules à l’issue de la première étape du frittage d’échantillons en hydroxyapatite a montré que les différences microstructurales existent dès le début de la densification et sont conservées par la suite. Ce travail présente également une étude sur l’influence de la présence de vapeur d’eau sur la densification de poudres submicroniques d’hydroxyapatite sans ou avec application d’une pression uniaxiale. Cette dernière technique appelée Cold Sintering permet de densifier une poudre nanométrique à plus de 90% après un traitement à 250°C sous 350MPa tout en conservant la taille nanométrique des grains.
Fichier principal
Vignette du fichier
LEFEUVRE_Pierre2.pdf (14.23 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03613040 , version 1 (18-03-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03613040 , version 1

Citer

Pierre Lefeuvre. Comparaison de techniques de frittage non-conventionnelles appliquées à la zircone et l'hydroxyapatite nanométriques. Matériaux. Université Polytechnique Hauts-de-France, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UPHF0033⟩. ⟨tel-03613040⟩
148 Consultations
289 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More