Mod´ elisation et simulation du frittage de mat´ eriaux dop´ es et de multimat´

Mod´ elisation et simulation du frittage de mat´ eriaux dop´ es et de multimat´ eriaux ` a l’´ echelle de la microstructure Howatchinou Tossoukpe To cite this version: Howatchinou Tossoukpe. Mod´ elisation et simulation du frittage de mat´ eriaux dop´ es et de multimat´ eriaux ` a l’´ echelle de la microstructure. Other. Ecole Nationale Sup´ erieure des Mines de Saint-Etienne, 2013. French. <NNT : 2013EMSE0722>. <tel-00979312> HAL Id: tel-00979312 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00979312 Submitted on 15 Apr 2014 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. NNT : 2013 EMSE 0722 THÈSE présentée par Howatchinou TOSSOUKPE pour obtenir le grade de Docteur de l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne Spécialité : Sciences et Génie des Matériaux MODÉLISATION ET SIMULATION DU FRITTAGE DE MATÉRIAUX DOPÉS ET DE MULTIMATÉRIAUX À L' ÉCHELLE DE LA MICROSTRUCTURE soutenue le 06 décembre 2013 Membres du jury Président : M. Christophe MARTIN Pr., SIMAP - INPG, Grenoble Rapporteurs : M. Marc BERNACKI M. Christophe MARTIN M. Rech., CEMEF – ENSMP, Sophia- Antipolis Pr., SIMAP – INPG, Grenoble Examinateur : M. Jacques LECHELLE Ing. Rech., CEA, Cadarache Co-encadrant de thèse : Co-directeur de thèse : Directeur de thèse : M. Julien BRUCHON M. Sylvain DRAPIER M. François VALDIVIESO M. Assistant, ENSMSE, Saint-Étienne Pr., ENSMSE, Saint-Étienne Pr., ENSMSE, Saint-Étienne AVRIL Stéphane PR2 Mécanique et ingénierie CIS BATTON-HUBERT Mireille PR2 Sciences et génie de l'environnement FAYOL BENABEN Patrick PR1 Sciences et génie des matériaux CMP BERNACHE-ASSOLLANT Didier PR0 Génie des Procédés CIS BIGOT Jean Pierre MR(DR2) Génie des Procédés SPIN BILAL Essaid DR Sciences de la Terre SPIN BOISSIER Olivier PR1 Informatique FAYOL BORBELY Andras MR(DR2) Sciences et génie de l'environnement SMS BOUCHER Xavier PR2 Génie Industriel FAYOL BRODHAG Christian DR Sciences et génie de l'environnement FAYOL BURLAT Patrick PR2 Génie Industriel FAYOL COURNIL Michel PR0 Génie des Procédés DIR DARRIEULAT Michel IGM Sciences et génie des matériaux SMS DAUZERE-PERES Stéphane PR1 Génie Industriel CMP DEBAYLE Johan CR Image Vision Signal CIS DELAFOSSE David PR1 Sciences et génie des matériaux SMS DESRAYAUD Christophe PR2 Mécanique et ingénierie SMS DOLGUI Alexandre PR0 Génie Industriel FAYOL DRAPIER Sylvain PR1 Mécanique et ingénierie SMS FEILLET Dominique PR2 Génie Industriel CMP FOREST Bernard PR1 Sciences et génie des matériaux CIS FORMISYN Pascal PR0 Sciences et génie de l'environnement DIR FRACZKIEWICZ Anna DR Sciences et génie des matériaux SMS GARCIA Daniel MR(DR2) Génie des Procédés SPIN GERINGER Jean MA(MDC) Sciences et génie des matériaux CIS GIRARDOT Jean-jacques MR(DR2) Informatique FAYOL GOEURIOT Dominique DR Sciences et génie des matériaux SMS GRAILLOT Didier DR Sciences et génie de l'environnement SPIN GROSSEAU Philippe DR Génie des Procédés SPIN GRUY Frédéric PR1 Génie des Procédés SPIN GUY Bernard DR Sciences de la Terre SPIN GUYONNET René DR Génie des Procédés SPIN HAN Woo-Suck CR Mécanique et ingénierie SMS HERRI Jean Michel PR1 Génie des Procédés SPIN INAL Karim PR2 Microélectronique CMP KERMOUCHE Guillaume PR2 Mécanique et Ingénierie SMS KLOCKER Helmut DR Sciences et génie des matériaux SMS LAFOREST Valérie MR(DR2) Sciences et génie de l'environnement FAYOL LERICHE Rodolphe CR Mécanique et ingénierie FAYOL LI Jean Michel Microélectronique CMP MALLIARAS Georges PR1 Microélectronique CMP MOLIMARD Jérôme PR2 Mécanique et ingénierie CIS MONTHEILLET Franck DR Sciences et génie des matériaux SMS PERIER-CAMBY Laurent PR2 Génie des Procédés DFG PIJOLAT Christophe PR0 Génie des Procédés SPIN PIJOLAT Michèle PR1 Génie des Procédés SPIN PINOLI Jean Charles PR0 Image Vision Signal CIS POURCHEZ Jérémy CR Génie des Procédés CIS ROUSTANT Olivier MA(MDC) FAYOL STOLARZ Jacques CR Sciences et génie des matériaux SMS SZAFNICKI Konrad MR(DR2) Sciences et génie de l'environnement CMP TRIA Assia Microélectronique CMP VALDIVIESO François MA(MDC) Sciences et génie des matériaux SMS VIRICELLE Jean Paul MR(DR2) Génie des Procédés SPIN WOLSKI Krzystof DR Sciences et génie des matériaux SMS XIE Xiaolan PR0 Génie industriel CIS BERGHEAU Jean-Michel PU Mécanique et Ingénierie ENISE BERTRAND Philippe MCF Génie des procédés ENISE DUBUJET Philippe PU Mécanique et Ingénierie ENISE FORTUNIER Roland PR Sciences et Génie des matériaux ENISE GUSSAROV Andrey Enseignant contractuel Génie des procédés ENISE HAMDI Hédi MCF Mécanique et Ingénierie ENISE LYONNET Patrick PU Mécanique et Ingénierie ENISE RECH Joël MCF Mécanique et Ingénierie ENISE SMUROV Igor PU Mécanique et Ingénierie ENISE TOSCANO Rosario MCF Mécanique et Ingénierie ENISE ZAHOUANI Hassan PU Mécanique et Ingénierie ENISE EMSE : Enseignants-chercheurs et chercheurs autorisés à diriger des thèses de doctorat (titulaires d’un doctorat d’État ou d’une HDR) ENISE : Enseignants-chercheurs et chercheurs autorisés à diriger des thèses de doctorat (titulaires d’un doctorat d’État ou d’une HDR) Spécialités doctorales : SCIENCES ET GENIE DES MATERIAUX MECANIQUE ET INGENIERIE GENIE DES PROCEDES SCIENCES DE LA TERRE SCIENCES ET GENIE DE L’ENVIRONNEMENT MATHEMATIQUES APPLIQUEES INFORMATIQUE IMAGE, VISION, SIGNAL GENIE INDUSTRIEL MICROELECTRONIQUE Responsables : K. Wolski Directeur de recherche S. Drapier, professeur F. Gruy, Maître de recherche B. Guy, Directeur de recherche D. Graillot, Directeur de recherche O. Roustant, Maître-assistant O. Boissier, Professeur JC. Pinoli, Professeur A. Dolgui, Professeur PR 0 Professeur classe exceptionnelle PR 1 Professeur 1ère classe PR 2 Professeur 2ème classe PU Professeur des Universités MA (MDC) Maître assistant DR Directeur de recherche Ing. Ingénieur MCF Maître de conférences MR (DR2) Maître de recherche CR Chargé de recherche EC Enseignant-chercheur IGM Ingénieur général des mines SMS Sciences des Matériaux et des Structures SPIN Sciences des Processus Industriels et Naturels FAYOL Institut Henri Fayol CMP Centre de Microélectronique de Provence CIS Centre Ingénierie et Santé Mise à jour : 07/04/2013 i Dédicace À mes parents ii Remerciements Cette thèse ne serait arrivée au bout sans le soutien des mes directeurs de thèse : le Profes- seur François Valdivieso, le Docteur Julien Bruchon, et le Professeur Sylvain Drapier. Je tiens sincèrement à les remercier pour m’avoir donné l’opportunité de réaliser cette thèse. Leur apport scientifique considérable a été très utile pour mener à bien ce travail de thèse. J’adresse mes remerciements à Monsieur Christophe Martin, Directeur de Recherche au Labo- ratoire SIMAP - INP Grenoble, et à Monsieur Marc Bernacki, Chargé de Recherche au CEMEF - Mines ParisTech pour avoir accepté d’être les rapporteurs de cette thèse. Egalement, je remer- cie Monsieur Jacques Lechelle, Ingénieur de Recherche au CEA Cadarache, pour avoir accepté d’etre membre du jury de thèse. Mes remerciements vont également à Nicolas Moulin, Olivier Breuil, Thierry Louvancourt, membres de la plateforme numérique pour leur disponibilité à résoudre les problèmes informa- tiques pendant ces trois années. J’exprime ma gratitude à tous les permanents du département Mécanique et Procédés d’Ela- boration avec qui j’ai passé de moments agréables au cours de ces trois années. Je pense no- tamment à Christophe Meunier pour son soutien moral, à Dominique Goeuriot et à Sébastien Saunier pour leur proximité. Je remercie tous les amis de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne : Da- niel (mon ancien collègue de bureau avec qui j’ai eu des discussions scientifiques très riches), Benjamin, Lara, Dina, Fei, Arnaud, Nathalie, Maxime, Ameth, Johary, Omar, Matthias, Yves, Pierre-Yves, Amèvi, Aaron, Aly, Baptiste, Yujie, Monica, (et tous ceux que je n’ai pas pu citer) pour les moments de convivialité passées ensemble. Et enfin, j’aimerais remercier ici mes parents et toute ma famille pour leur soutien sans faille tout au long de cette thèse, malgré les milliers de kilomètres qui nous séparent. Table des matières 1 Etat de l’art 3 1.1 Procédé de frittage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1 Le frittage : une étape de la métallurgie des poudres . . . . . . . . . . . . 4 1.1.2 Le frittage : sa force motrice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Mécanismes de transport de matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Les mécanismes avec retrait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.2 Les mécanismes sans retrait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.3 Les différents stades de la densification . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Science et Technologie/ tossoukpe-howatchinou-diff.pdf

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