[PDF] [PDF] COMPORTEMENT DES CERAMIQUES

[PDF] 1 Latelier de potiers médiéval de la rue de la Madeleine à Tournai

des différents aménagements liés à la production de céramique repérés sur le site Les fours 6 KORPIUN, 2007, p 37, ill 12 7 CERCY (dir ), 2002-2003, fig

[PDF] Un atelier de potiers du début du Moyen-Age à Haillot

La production de céramique médiévale dans la vallée de la Meuse moyenne, détaillée des sites de production médiévaux mosans, voir BRULET, 2007 et

[PDF] COMPORTEMENT DES CERAMIQUES

30 jan 2007 · L GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007 PLAN ❑ Propriétés des matériaux céramiques ❑ Céramiques pour applications

[PDF] DP La forme de la couleur - maison de la céramique Dieulefit

Matières à Contes », Galerie collection Ateliers d'art de France, Paris (75) 2007 Chine, Fuping, dans le cadre du programme Fule International Ceramic Art

[PDF] Caractéristiques structurales et mécaniques de céramiques a` base

Pour citer cet article : A Arib et al , C R Chimie 10 (2007) © 2007 Mots-clés : Argiles ; Feldspaths ; Indice de broyabilité ; Carreaux céramiques ; Microstructure ; Propriétés mécaniques Keywords: Presse universitaire de Paris, 1979

[PDF] CERAMIQUE ANTIQUE - Histoire

[PDF] Céramique Carmen

[PDF] Céramique de la façade de l`église Notre

[PDF] Céramique et pierre naturelle en cuisine

[PDF] Céramique grecque antique - Eau En Bouteille

[PDF] Céramique grecque orientale (GREC-OR)

[PDF] Céramique japonaise - Dominique Jeannelle - France

[PDF] Céramique Late Roman C - Anciens Et Réunions

[PDF] Ceramique Raku - Support Technique

[PDF] Céramique Raku atelers et stages. L`argile, vos mains et votre - Support Technique

[PDF] ceramique technique technical ceramics en

[PDF] céramiques

[PDF] Céramiques de Cornouaille Quimper - Anciens Et Réunions

[PDF] Céramiques de femmes De Brueghel à David Teniers

[PDF] Céramiques glaçurées de l`Antiquité tardive et du haut - France

1

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

COMPORTEMENT DES COMPORTEMENT DES

CERAMIQUES

CERAMIQUES

BIOMEDICALESBIOMEDICALES

L. GREMILLARD

INSA Lyon - MATEIS

MATEriaux, Ingénierie et Sciences

UMR CNRS 5510

Remerciements: J. Chevalier, L. Lefèbvre, M. Peroglio, S. Deville 2

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

PLAN

Propriétés des matériaux céramiques

Céramiques pour applications

orthopédiques

Céramiques pour substitution osseuse

Futur 3

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

PROPRIETES DES

CERAMIQUES

4

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Définition générale

Matériaux non métalliques et non polymères : oxydes (Al2O3, ZrO2, SiO2, TiO2...) nitrures (Si3N4, AlN, TiN...) carbures (SiC, ZrC, TiC...) carbones (diamant, graphite, pyrolitique...)

Liaisons chimiques fortes

covalentes ioniques Souvent obtenus par frittage (densification par diffusion sous la température de fusion) 5

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Propriétés générales

Comportement fragile, linéaire élastique

rupture avant déformation permanente

Dureté élevée

la plupart rayent le verre

Résistance à l'usure

Inertie chimique

due à liaisons chimiques fortes

Le plus souvent isolante

thermiquement et électriquement 6

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Les matériaux doivent leurs propriétés à la nature et à l'intensité des liaisons existant entre atomes. Si C LiF

CCééramiques : ramiques :

Pas d

Pas d'é'électron librelectron libre

liaison forte liaison forte liaison stable liaison stable

MMéétaux : taux :

Electrons libres

Electrons libres

liaison moins forte liaison moins forte

Propriétés des matériaux :

la liaison atomique 7

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Énergie de liaison raideur du matériau

U 0 dd 0 E L

METALLIQUECOVALENTE

FAIBLES

Van der Waals...

SiCgraphite

Sn As

Diamant, Si, Ge

IONIQUE

Cu, Al,

Alcalinspolymères

NaCl, NaF

SiO 2 ZrO 2

METALLIQUECOVALENTE

FAIBLES

Van der Waals...

SiCgraphite

Sn As

Diamant, Si, Ge

IONIQUE

Cu, Al,

Alcalinspolymères

NaCl, NaF

SiO 2 ZrO 2 8

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Type de liaison énergie de liaison nature de la liaison propriétés

Covalente

(céramiques) ionique (céramiques) métallique (métaux)

Van der Walls

(polymères)~ 3 - 7 eV/at électrons partagés, e e f f -e f localisés ~3-5 eV/at échange d 'électrons e e f f-e f localisés

1 - 5 eV/at mise en commun électrons m-e m-e m-f m-e e

délocalisés < 1 eV/at attraction dipolaire f f e f m-f liaison faible

Tf E ductilité

9

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Rupture (céramiques)

Déformation

ductile (métaux) 10

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

fragile ductile E SF ldl l

Propriétés mécanique des

matériaux métalliques et céramiques 11

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Liaison stableLiaison stableLiaison forteLiaison forte

Forte rigiditForte rigiditéé

Haut module dHaut module d''YoungYoung

Haute duret

Haute duretéé

pi pièèces dces d''usureusure abrasifs abrasifs Peu d Peu dééformables et fragilesformables et fragilesT T°°de fusion de fusion éélevlevééee

éélaborationlaboration

Inertie chimique

Inertie chimique

rréésistance sistance ààla la corrosion corrosion

Caractéristiques des céramiques:

Liaisons covalentes et ioniques

12

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

020406080100120140160180200

012345

Million cycles

CoCr-PE Ø28mm

CoCr-PE Ø22.22mm

Zirconia-PE Ø28 mm

Zirconia-PE Ø22.22mm

Zirconia-Alumina Ø28 mm

Zirconia-Alumina Ø22.22mm

Avantages majeurs des céramiques :

diminution des débris d'usure, inertie chimique 13

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Problème majeur des céramiques :

fragilité, fissuration 14

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Elaboration des céramiques

Poudre

céramique

Céramique

en cru

Céramique

frittée

Compaction:

Pièce finale

Traitements thermiques: Déliantage

Frittage

Usinage, polissageBrûle les organiques

Densification

Grossissement des grains

Coulage en barbotine

Pressage

Uniaxial Isostatique

Huile 15

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Poudre (suspension).

voie chimique (c. tech.) minerai naturel (c. trad.)

Produit ' cru '.

pressage de la poudre.Pièce ' frittée '. diffusion à l 'état solide (~ 1500°C)

Usinage

16

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

ÉÉlaboration des claboration des cééramiques : coulageramiques : coulage Coulage d'une suspension (poudre+eau+dispersant) dans un moule poreux (plâtre, alumine poreuse, polymère...)

Avantages : pièces de formes complexes

Inconvénient : production (assez) faible

Élaboration des céramiques: coulage

17

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

ÉÉlaboration des claboration des cééramiques : pressageramiques : pressage

Pressage uniaxialPressage isostatique

Avantage : cadences élevées

inconvénient : homogénéité

Avantage : répartition homogène de

la pression, formes complexes.

Cylindre

haute pression

Moule plastique,

poudre

Eau, huilematrice

piston poudre

Élaboration des céramiques: pressage

18

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

pompe barbotineBuse de pulvérisation

Air chaud

collection

Poudre d 'alumine atomisée

en granules sphériques

Élaboration des céramiques:

atomisation 19

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Principe du frittage des céramiques

Traitement thermique à haute température, inférieur à T f

Transport de matière à l'état solide

Résistance mécanique, diminution de la porosité

Force motrice au frittage

Force motrice au frittage

Diminution de lDiminution de l'é'énergie librenergie libre

Décroissance rayons de courbure

Décroissance surfaces

Retrait

diminution de la porosité porosité résiduelle

Croissance des grains

20

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Les défauts d 'élaboration

Mise en formeFrittage (choix des poudres)

50 µm

3 µm

3 µm

Défauts dans les céramiques

21

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

usinage alumine

Inclusion

de zircone

Autres défauts:

pollution 22

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Sensibilité aux défauts:

Rupture des céramiques: approche énergétique 2 c

2 c + dc

Équilibre entre

Énergie mécanique (U

E

Énergie de création de surface (U

S

Propagation si

SE dUU cdc w

Taux de restitution

d'énergie (G)Energie de surface (R=2)

Équivalent : Propagation si G>G

C =2 Equilibre de Griffith : G = REquilibre de Griffith : G = R 23

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Sensibilité aux défauts:

Rupture des céramiques: approche locale

Facteur d'intensité de contrainte:

caractérise la contrainte en fond de fissure

Rupture si

K I atteint K IC. K IC = ténacité: caractéristique intrinsèque du matériau I Kya Bulle provenant de lBulle provenant de l'é'élaborationlaboration entra entraîînant la rupture dnant la rupture d''une piune pièècece a local K IC lié à l'énergie de création de surface par: 2 22
2 11 IC IC GEE K en déformation plane 2 2 IC IC KGE E en contrainte plane 24

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Sensibilité aux défauts:

Statistique de Weibull

0 1exp m F V 0 dépend du matériau, du volume et du mode de chargement m(module de Weibull) dépend du matériau (distribution des tailles des défauts). Effet de taille: plus un échantillon est grand, plus il a des chances de contenir des gros défauts, plus sa contrainte à la rupture est basse: Rupture d'une pièce due au plus gros défaut => probabilité de rupture liée à distribution des tailles des défauts Probabilité de rupture à une contrainte appliquée : 1 12 21m
V V V 2

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Mécanismes de renforcement

Sans renforcement Déviation

Rupture trans-granulaire

Rupture inter-granulaire

Déviation dans une Ce-TZP

Thèse H. ElAttaoui, INSA Lyon, 2003

Ralentissement de la propagation de fissure

26

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Mécanismes de renforcement

MicrofissurationPontage

Thèse H. ElAttaoui, INSA Lyon, 2003

Thèse H. ElAttaoui, INSA Lyon, 2003

27

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Mécanismes de renforcement

Renforcement par

transformation de phase

Thèse H. ElAttaoui, INSA Lyon, 2003

300 µm

28

L. GREMILLARD; ENSAM; Paris, 30 janvier 2007

Notion INTUITIVE de la Courbe R

Conséquences du renforcement :

la ténacité apparente dépend de l'extension de la fissure.

En fond de fissure :

le renforcement " protège » le fond de fissure: K Tip = K

Appliqué

-K

Renforcement

quotesdbs_dbs24.pdfusesText_30