Élaboration de la poudre

L'élaboration des poudres commence par la manipulation de matériaux massifs conduisant à la composition chimique souhaitée, elle se poursuit par une conversion des matériaux en grains de poudre. Les grains peuvent être obtenus par différents procédés comme par exemple :

• le broyage,
• l'atomisation du métal fondu (voir figure 1.4.2),
• le dépôt électrolytique,
• la précipitation de solution d'un sel comme par exemple la production de fine poudre de laiton ainsi que le présente Frydrych & al. [FFLS98],
• la décomposition thermique d'un composé de produit chimique,
• la réduction d'un composé.

Figure 1.4.2: Principe de l'atomisation : le métal en fusion est soumis aux jets d'un fluide qui va isoler les gouttelettes : les grains

Durant l'élaboration, la taille des grains doit être contrôlée ainsi que la composition chimique. La méthode de l'atomisation peut permettre ce contrôle. Dans le cas de l'atomisation du cuivre pur par gaz, Nuñez & al. [NLS$^+$98] ont mis en lumière que la masse et le diamètre moyen diminuent lorsque la pression et la température de confinement augmentent. Ces observations constituent un moyen de contrôle de la taille des grains. Il est également possible d'influer sur le comportement de la poudre au moment de son élaboration. Ainsi, la dureté de la poudre d'acier est accrue dans le cas de l'atomisation par azote ainsi que le montre Zambon & al. [ZBR98]. Les alliages à base de TiAl présentent des particules poreuses. Gerling & al. [GSF98] montrent que cette porosité est fonction du gaz utilisé lors de l'atomisation. La pression du gaz a une importance que Espina & al. [ERPB98] ont pu déterminer par la simulation numérique de cette méthode. Dans un même but d'optimiser l'atomisation par eau, Bergquist & al. [BE98] ont modélisé et simulé ce procédé. Ils en concluent que la température de fusion et la température de l'écoulement peuvent être contrôlées pour minimiser les variations de distributions de tailles des particules de poudre. La modélisation mathématique et les simulations numériques de Cui & al. [CLL98] permettent de quantifier l'échange de chaleur entre les gouttelettes et le gaz environnant. Ceci donne accès à la vitesse de refroidissement de la poudre, donc au traitement thermique du matériau constitutif. La maîtrise de la taille des grains est importante pour diverses raisons. Une taille de grains trop grande nuit au comportement lors de la phase de frittage. Les particules trop fines s'enflamment ou donnent lieu à des réactions explosives (aluminium) au cours des traitements à hautes températures. La poussière métallique peut s'insérer entre les outils lors de la phase de compression et puis bloquer les mouvements des outils. Une population de taille trop dispersée, fort écart entre les tailles minimales et maximales, peut entraîner des phénomènes de ségrégation spatiale des tailles dans les mélanges. Ceci influence les phases de compression et de frittage par manipulation d'une matière première aux caractéristiques variables dans le temps. L'ensemble des remarques formulées mettent en lumière l'exigence et la complexité de la phase d'élaboration des poudres. Les conséquences de cette première phase se propagent tout au long des phases postérieures constitutives du protocole qui détermine le procédé.