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Influence de la morphologie tridimensionnelle des phases sur le comportement mécanique de réfractaires électrofondus
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Madi, Kamel |
| Copyright Year | 2006 |
| Abstract | Le verre est un materiau qui connait un reel essor. La demande accrue de nouvelles formulations pour atteindre des hauts niveaux de qualite (verre pour ecrans plasma et LCD) impose des exigences toujours plus grandes pour la conception et l'optimisation des fours verriers. Les refractaires electrofondus sont les candidats ideaux pour repondre a ces exigences. Leur procede d'elaboration (electrofusion), proche de la fonderie des metaux, leur confere une microstructure tout a fait originale, tres differente des microstructures obtenues par les procedes plus classiques (frittage) de l'industrie ceramique. L'objectif de l'etude est d'etudier les relations entre les proprietes mecaniques macroscopiques des refractaires electrofondus, responsables de leurs proprietes d'usage, et leur structure microscopique, telle qu'elle resulte de leur procede d'elaboration. La methodologie utilisee dans ce travail est basee sur une approche numerique micro-macro. Nous appliquons la methode des elements finis a la morphologie reelle des materiaux, caracterisee par la technique de microtomographie a rayons X, a l'ESRF, au synchrotron de Grenoble. L'exploitation de ces images permet, dans un premier temps, de mettre en evidence que les phases en presence (zircone, phase vitreuse) sont spatialement interconnectees. Si, sur une simple coupe 2D, l'allure de la microstructure s'apparente a celle d'un fritte, la realite est beaucoup plus complexe. La forte imbrication des dendrites (”interlocking”) assure l'existence d'un squelette continu de zircone. Dans un second temps, nous avons quantifie les roles joues par les constituants a partir d'observations, par microtomographie X, d'echantillons preleves dans des eprouvettes deformees en fluage a haute temperature. Le fluage semble etre totalement controle par la zircone, la phase vitreuse n'ayant aucun role structurant. Parallelement, des calculs par elements finis tridimensionnels, realisees a partir de volumes elementaires de la microstructure reelle, permettent de modeliser une partie des phenomenes impliques lors du refroidissement : fluage a haute temperature, microfissuration a basse temperature. La loi de fluage du squelette de zircone a ete identifiee par methode inverse a 1400C, a partir de sa morphologie reelle 3D. Les reponses en fluage et les contraintes locales obtenues sont similaires pour les realisations etudiees et en accord avec l'experience. Apres avoir valide notre modee en fluage, tout l'interet a ete de pouvoir l'appliquer a la simulation d'un refroidissement de 800C a l'ambiante (calcul thermo-elastoviscoplastique). Les maillages des volumes etudies contiennent un grand nombre de degres de liberte. Nous avons donc eu recours au calcul parallele sur un cluster de 12 bi-processeurs conduisant a des temps de calcul de 36 heures environ. Les predictions obtenues permettent d'evaluer les niveaux de contraintes generes dans le materiau du fait du differentiel de dilatation entre les deux phases. Les risques d'endommagement par microfissuration de la phase vitreuse sont etudies au travers d'un modele d'endommagement non couple, en utilisant un critere de type fragile, formule en contrainte principale positive maximale. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00147059/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
