Fabrication et caractérisation de micro- et nano-composites alumine-carbure de silicium pour des applications abrasives
Institution:
ValenciennesDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work aimed to make possible the industrial production of alumina-SiC micro- and nanocomposite abrasive grits of better wear properties than commercial alumina grits. The hydrothermal synthesis (starting from aluminium nitrate) followed by a hot pressing, initially made it possible to obtain nanocomposites Al2O3-SiC by an aqueous route. The intermediate product of this process is a boehmite-SiC powder, which has a maximum densification rate without pressure towards 1500 °C. As boehmite is the raw material for commercial "alumina sol-gel" abrasive grains, we chose to adapt this fabrication process by the addition of a SiC suspension before the stage of gelation. The conditions of pressureless sintering were studied according to the size and quantity of added SiC. The best wear performances, obtained for 1 vol. % SiC 200 nm (1500 °C) and 1 vol. % of SiC 14µm (1400 °C), are higher than those of the commercial alumina abrasives. For good wear properties, the abrasive grains must have a bulk density ≥ 95 %, a hardness ≥ 20 GPa, and a fine grain matrix (1 to 2 µm)
Abstract FR:
Le but de ce travail était de rendre possible la production industrielle de grains abrasifs micro- et nanocomposites alumine-SiC aux propriétés supérieures à celles des abrasifs commerciaux en alumine. La synthèse hydrothermale (à partir de nitrate d'aluminium), suivie d'un pressage à chaud, a d'abord permis d'obtenir des nanocomposites Al2O3-SiC par voie aqueuse. Le produit intermédiaire de ce procédé est une poudre boehmite-SiC, qui présente une vitesse maximale de densification sans pression appliquée vers 1500°C. Or le boehmite est la matière première des grains abrasifs "alumine sol-gel" fabriqués industriellement, aussi avons nous choisi d'adapter ce procédé de fabrication par l'ajout d'une suspension de SiC avant l'étape de gélification. Les conditions de frittage naturel ont été étudiées en fonction de la taille et de la quantité de SiC ajouté. Les meilleures performance d'usure, otenues pour 1 vol. % SiC 200 nm (1500 °C) et 1 vol. % de SiC 14µm (1400 °C), sont supérieures à celles des abrasifs commerciaux en alumine. Pour de bonnes propriétés d'usure, les grains abrasifs doivent avoir une densité apparente ≥ 95 %, une dureté ≥ 20 GPa, et une matrice à grains fins (1 à 2µm)