Supervisory authorities

CNRS Université Paris 13

Our partners

Search




Home > Teams > NINO > Opérations de Recherche > Synthèse de nouveaux matériaux dans des conditions HP-HT-FD (OR3)

Propriétés mécaniques de nouveaux nitrures denses

by Mamadou Traore - published on

Des propriétés mécaniques avancées (modules élastiques et dureté élevés) sont attendues pour tout matériau céramique obtenu dans les conditions HP-HT. Cependant, dans le domaine de la haute pression, les chercheurs ne mesurent que le module de masse B0 car il existe une méthode HP bien connue pour dériver cette valeur de l’équation d’état V(P). La mesure du module de cisaillement G0 (en place de B0) présente un intérêt croissant car il est considéré comme meilleur prédicteur de la dureté. Au cours des dernières années, nous avons développé deux approches indépendantes pour mesurer G0 dans des échantillons HP-HT d’une taille <0,2 mm.

La première basée sur la technique de nano-indentation donnant le module élastique réduit appelé Er, requiert la connaissance de B0 à partir d’expériences indépendantes (par exemple, l’équation d’état). La seconde est basée sur la technique d’ultrasons laser (LU) où les deux modules peuvent être déterminés à partir de vitesses de deux différents types d’ondes se propageant sur la surface de l’échantillon (par exemple, les ondes longitudinales et Rayleigh). Nous avons effectué des mesures LU sur un échantillon de η-Ta2N3 et obtenu B0=281(15) GPa et G0=123(2) GPa. En outre, dans ce travail, nous avons mis en évidence le comportement auto-curatif de η-Ta2N3 qui se manifeste par la formation d’une couche plus dense/rigide sur la surface de l’échantillon lors du polissage mécanique. Nous avons utilisé la technique de nano-indentation pour confirmer le comportement d’auto-curatif pour un monolithe (sans liant) de η-Ta2N3 et mesuré G0=134(22) GPa, qui est comparable avec celle des précédentes mesures LU.

Nous avons étudié la dureté Vickers et la résistance à la fracture d’indentation du monolithe (sans liant) de η-Ta2N3 avec une porosité résiduelle de 14%. Nous avons obtenu une forte ténacité de fracture de KIc-if =4.6(2) MPa.m1/2 approchant celle du β-Si3N4 densifié, du β-SiC et de leurs composites. Pour des charges supérieures à 0,5 kg, HV =16(1) GPa a été obtenu dans l’échantillon poreux de η-Ta2N3 et HV>30 GPa a été estimé pour le matériau complètement densifié.