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, Comportement tribologique de diamants polycristallins et de carbures cémentés WC-Co avec traitements de graduation : Application aux inserts et taillants d'outils pour le forage de formations rocheuses fortement abrasives, 2013.
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, Chapitre 4
,
, Ce chapitre traite d'une part de la gradation de supports en WC-Co pour taillant PDC et d'autre part de l'assemblage de la plaquette diamantée sur supports WC-Co gradués par le procédé HPHT
, La microstructure du support est analysée après le traitement de gradation ainsi qu'après le procédé HPHT. L'effet du procédé HPHT sur la gradation du support pour différentes distributions de tailles de diamant est étudié. L'intégrité de la plaquette diamantée après l'assemblage est également regardée. Enfin, l'effet des différents traitements sur les caractéristiques mécaniques des taillants PDC est exposé
, 1.1.1 Propriétés physique, mécanique, thermique et microstructurale des support WC-Co non gradués
, , p.249
, , p.251
, , p.254
, Etat métallurgique du support après traitements de gradation, p.255
, Microstructure engendrée par les traitements de gradation
, 1.2 Assemblage de la plaquette diamantée sur supports PDC gradués
, , p.259
, Problème des contraintes résiduelles après assemblage, p.259
, Effet des différents paramètres matériaux et procédés, p.262
, Modification de la taille et de la distribution des grains de diamant
, Etat métallurgique après HPHT des différentes parties constitutives du taillant PDC
, , p.264
, , p.265
, , p.266
, Effet des paramètres matériaux et procédés sur les gradients de dureté après HPHT
, , p.269
, Effet de la taille des grains de diamant, p.270
, , p.271
, , p.271
, Effet du traitement de gradation du support WC-Co 272
, , p.272
, , p.273
,
, , p.274
,
, , p.278
, Conclusion sur l'élaboration du taillant PDC par HPHT, p.284
,
, , p.288
, Effet de la distribution de la taille des grains de diamant, p.290
, Effet du procédé HPHT (Pression et Température), p.291
, Effet des traitements de gradation
,
, Effet de la taille des grains de diamant, p.296
, Effet de la modification du cycle HPHT, p.298
, Effet du traitement de gradation
, 302 4.2.4 Conclusion sur les essais mécaniques des taillants PDC gradués, p.304
, Conclusion sur les taillants PDC gradués
,
, Les différents tests d'usure montrent une usure plus importante des taillants à grains grossiers
, Titan" et "Mercury" montre des rayures d'abrasion plus importante dans le cas des tables diamantées de type, L'observation du faciès d'usure des taillants
, The current state of pdc bit technology part 1 of 3 : Development and application of polycrystalline diamond compact bits have overcome complex challenges from the difficulty of reliably mounting PDC cutters in bit bodies to accelerated thermal wear, Yahiaoui mesure une augmentation de la rugosité du méplat d'usure de l'ordre de 45% lorsqu'il compare des tables diamantées, vol.231, pp.41-46, 2010.
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,
, , p.322
, , p.325
,
, , p.330
, 332 5.6.1 Frittage micro-onde
,
, Liaisons chimiques
, , p.336
,
,
, 340 5.8.1 Caractérisation d'un milieu à porosité ouverte
,
,
, , p.341
, , p.343
, , vol.344
, Cas d'un ensemble de capillaires cylindriques et tortueux de diamètre d c et de tortuosité ?
, Le chauffage micro-onde est un chauffage volumétrique impliquant la conversion d'énergie électromagnétique en énergie thermique. Les radiations électromagnétiques généralement utilisé possèdent une fréquence de 2,45GHz, 1998.
, Les auteurs s'accordent pour montrer que ce procédé permet de limiter fortement le grossissement des grains de WC. Pour expliquer ce phénomène il est généralement mis en avant les très court temps de frittage compris entre 0 et 120min, généralement inférieur à 30min, pour des températures pouvant varier entre 900 et 1550?C, vol.de la pièce, 2013.
, ] avance que l'augmentation de la solubilité du W pourrait être due à un effet micro-onde qui favoriserait la diffusion des atomes. Il avance, pour expliquer le non grossissement des grains pour des temps de maintien de 60min, qu'il n'y aurait que de la dissolution pendant le frittage micro-onde et aucune précipitation, souligne une dissolution quasi nulle des grains de WC dans la phase liante durant le frittage micro-onde contre près de 20% pds de W en solution pour un frittage classique, 2005.
, Les échantillons frittés par cette méthode proposent des propriétés mécaniques supérieurs à celles des échantillons frittés par voie usuelle, 2005.
, Ce procédé permet le frittage de nanograins de WC sans phase liante, 2011.
, dans le cas d'un frittage sans phase liante de WC sphériques, la croissance du pontage entre deux grains de WC se fait en 2 étapes. La première est gouvernée par un phénomène de diffusion non classique. Pour la seconde étape dans le cas de basses températures de 900 à 950?C le mécanisme de diffusion est volumique, 2011.
, Ce procédé est plus onéreux que le frittage conventionnelle et peu adapté à la production de masse
, L'obtention de pièces saines n'est pas encore totalement garantie (risque de présence de porosités résiduelles
, tel que le frittage activé par plasma "plasma activated sintering", le frittage assisté par champ "field assisted sintering" et l'électro-consolidation "electroconsolidation". Tous ces procédé partagent la même base de pressage à chaud conventionnel. La principale différence entre le SPS est le procédé de pressage à chaud est que dans le cas du SPS la source de chaleur n'est pas externe. La poudre de l'échantillon à fritter est mise dans un moule graphite. Ce moule est ensuite chauffé par effet joule à l'aide d'un courant pulsé, Spark Plasma Sintering", correspond à une version commerciale de plusieurs procédé de frittage développés dans les année 80 et 90
, Durant cette étape les décharges électrique produiraient des arcs électriques ainsi que du plasma entre les particules. Ce mécanisme est encore mal compris. Ce procédé permet des montées en température très rapides (50 à 200?C/min, 2011.
, par conséquent elle permet un meilleur contrôle de la croissance des grains. Figure 5.11 -Schéma de principe du procédé SPS, Cette technique permet de fritter avec Chapitre 5: Annexe des temps de monté et des paliers courts et des températures plus basse, 2013.
, parviennent à fritter avec une densité relative de 99% et sans grossissement des grains de WC d'une taille moyenne de 54nm pour une température de 1500?C avec un temps de palier de 2min et une pression de 80MPa. Le frittage de WC sans phase liante reste tout de même délicat à réaliser. Dans le cas d'un ajout de phase liante base Co une forte densité est atteinte pour des températures de frittage comprise entre 1050 et 1100?C et des pressions comprises entre 30 et 50MPa, En dessous de ces températures la densité relative descend rapidement en dessous de 90%, 2010.
, Ces températures sont bien en dessous de la température eutectique du système W-C-Co, il devrait par conséquent en résulter un frittage en phase solide. Cependant des désaccords existent. Certains auteurs observent un frittage en phase liquide, 2003.
, modélise les distributions de température pendant un procédé SPS. Il montre que la température des couches de Co situées sur les WC pouvait atteindre une température de l'ordre de la température eutectique. Dans ce cas le mince film de Co liquide présent aux joints de grain pourrait participer à la densification, 2008.
, montre que le procédé SPS donne de très bon résultats en ce qui concerne la conservation de la taille de grain, et donc une forte dureté, ainsi qu'une très bonne densification en comparaison avec le procédé HIP (Figure 5.12). Cependant, la ténacité et la TRS semblent très en retrait par rapport aux résultats obtenus via HIP, 2012.
, Concernant la TRS, les propriétés mécanique supérieures, dans le cas du procédé HIP, sont attribuées à une meilleure distribution du Co et à l'orientation particulière prise par les WC par rapport au Co, 2012.
, La diminution de la ténacité peut être en partie imputé à la formation de phase ? (Figure 5.12). La combinaison d'un frittage pas SPS consolidé par HIP permet une augmentation des propriétés mécaniques du carbure cémenté tout en limitant la croissance de grain, 2005.
, il permet un bon contrôle de la taille de grain, est qu'il est caractérisé par une consommation énergétique comprise entre un tiers et un cinquième de celle du frittage conventionnel
, Ce procédé est très étudié en laboratoire mais encore peu utilisé à l'échelle industrielle
, N 4 est une céramique isolante électrique, caractérisée par une excellente résistance au choc thermique et une grande dureté, 1980.
, Nitrure de bore cubique
, Le nitrure de bore cubique, cBN, a été synthétisé pour la première fois en 1957 par General Electric
, Le cBN est utilisé industriellement pour les outils de coupe sous forme de plaquette (PcBN) depuis les années 70. Il appartient au groupement d'espace F 43m et son paramètre de maille est a = 3, 615
, de synthèse, i.e. des pressions de l'ordre de 5GPa et des températures de l'ordre de 1500?C dans le cas d'une utilisation d'un catalyseur métallique. Dans ce cas les conditions de synthèse sont très fortement dépendantes du catalyseur utilisé. Généralement des système de type, Ce matériau n'existe pas à l'état naturel et est fabriqué dans des conditions similaires au diamant, 2013.
, agissent comme solvant pour les atome de bore et d'azote et que l'aluminium agit comme agent de nucléation pour le cBN. L'auteur parvient à la synthèse de cBN dans des conditions de "basse, a rapporté que les système F e?M o et Co?M o, 2011.
, Dans le cas de synthèse de cBN et PcBN sans catalyseur les conditions de pression-température sont bien plus importantes, de l'ordre de 2000-2500?C pour une pression de l'ordre de 8GPa, 1993.
, Le PcBN est 50 fois plus résistant à l'abrasion que le carbure de tungstène, et 5 fois plus que l'alumine et le nitrure de silicium. Il est également plus stable chimique et thermiquement que le diamant. Il peut être utilisé jusqu'à 1400?C sous atmosphère oxydante. Dans le cas d'atmosphère inerte ou réductrice, il résiste à des températures de l'ordre de, 2000.
, Les PcBN dit "purs" contenant plus de 90% de cBN, le reste étant constitué de phases liantes métalliques. Les PcBN "mixtes" contenant moins de 70% de cBN. Dans ce cas la second phase est constituée de liant métallique ainsi que de phases durcissantes comme des carbures, Deux types de PcBN sont couramment utilisé dans l'industrie de la coupe
, Ces PcBN sont fabriqué soit par frittage d'un prémixte de cBN et de liant, soit par infiltration d'un liant métallique dans un compacte de cBN
, ) en m 2 /m 3 et sa surface massique (S vm ) en m 2 /g bien souvent appelée surface spécifique du solide divisé mesurée par adsorption d'un gaz en utilisant la méthode BET (EN ISO 18757), vol.43, 1979.
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