Abstrait

En chimie organique 2018 : Synthèse de composites d'aluminate de magnésium renforcés par des particules céramiques pour des applications de broyage - Saad Alotaibi

Manoj Mishra  

 Ce projet visait à étudier la possibilité de synthétiser un composite d'aluminate de magnésium renforcé par des particules de céramique pour être utilisé comme matériau de broyage. En général, l'aluminate de magnésium (MgAl2O4) est couramment utilisé dans les industries comme réfractaires. En raison de sa grande stabilité chimique, ce projet vise à élargir les applications industrielles de l'aluminate de magnésium à utiliser comme matériau de broyage. Les matériaux de broyage sont généralement utilisés dans la finition de l'usinage de pièces métalliques pour lui donner son éclat brillant final. Ce projet est conçu pour augmenter la dureté de l'aluminate de magnésium par incorporation de particules de céramique dures telles que des borures ou des carbures. Le carbure de titane (TiC) a été choisi pour renforcer la matrice d'aluminate de magnésium. Ce travail vise à synthétiser un composite MgAl2O4-TiC sous une forme très dense. Le composite cible sera synthétisé par synthèse auto-propagée à haute température (SHS). La SHS est un procédé in situ qui peut effectuer la synthèse et le frittage en une seule étape. À notre connaissance, ce composite sous sa forme dense ne se prépare pas par SHS. Différents facteurs contrôlant les propriétés physiques et mécaniques de l'objet final seront étudiés. Ces facteurs comprennent la taille des grains des matériaux de départ, la charge de pressage, la température initiale de la réaction, la quantité d'ajouts céramiques et métalliques. Des composites d'aluminate de magnésium/MoSi2 et d'aluminate de magnésium/Mo5Si3 ont été préparés avec succès par synthèse par combustion en mettant l'accent sur la thermodynamique des réactions impliquées dans le processus. La méthode implique le chargement d'une réaction de formation exothermique très faible de MgAl2O4 sur une réaction de formation hautement exothermique de MoSi2 et Mo5Si3. Le matériau de départ était un mélange de MoO3, SiO2, Al et MgO. L'effet de la taille des grains d'Al (−5 à −71 μm), de la valeur stoechiométrique de MoO3 (0,7-1,25x), des ajouts de MgO (15-25 % en poids) et de la pression de traitement (50 bars) sur le processus de synthèse a été étudié. Français La microstructure des produits de combustion a été inspectée par SEM. Il a été constaté que l'utilisation d'une granulométrie d'Al de −5 μm était nécessaire pour que la réaction soit achevée. Une valeur stœchiométrique plus élevée de MoO3 s'est avérée nécessaire pour rattraper sa volatilisation à partir du milieu réactionnel. L'ajout de MgO comme diluant a réduit la température de combustion mais, de manière inattendue, il a réagi avec certaines quantités de SiO2 et a formé une phase Mg2SiO2 et Mo5Si3 plutôt que MoSi2. Cependant, l'augmentation de la pression de réaction s'est avérée être le facteur le plus efficace pour supprimer la volatilisation de MoO3. Les propriétés mécaniques et la microstructure des composites spinelle d'aluminate de magnésium riche en alumine/tungstène (14 et 22 vol.% W) obtenus par pressage à chaud à 1650 °C dans des conditions réductrices sont étudiées. La courbe R de ces composites a été estimée par la méthode de résistance à l'indentation et comparée à celle du spinelle monolithique obtenu dans des conditions similaires.Le comportement de la courbe R a été particulièrement observé dans les composites lorsque la teneur en tungstène était plus élevée. D'autres propriétés mécaniques telles que la dureté, la ténacité, le module de Young et la résistance à la flexion ont également été déterminées pour les deux (composites et aluminate de magnésium monolithique). Les composites à matrice d'aluminium hybride (HAMC) sont la deuxième génération de composites qui ont le potentiel de remplacer les composites renforcés simples grâce à des propriétés améliorées. Cet article étudie la faisabilité et la viabilité du développement de composites hybrides à faible coût et à hautes performances pour les applications automobiles et aérospatiales. De plus, les caractéristiques de fabrication et le comportement mécanique des HAMC fabriqués par coulée sous agitation ont également été examinés. Les micrographies optiques des HAMC indiquent que les particules de renforcement sont équitablement réparties dans l'alliage de la matrice et que, par conséquent, les niveaux de porosité sont jugés acceptables pour les composites coulés. La densité, la dureté, le comportement à la traction et la ténacité à la rupture de ces composites sont jugés comparables ou supérieurs à ceux des composites renforcés en céramique. Il a été observé dans la littérature que le renforcement direct des composites se produit grâce à la présence de particules dures