Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les céramiques modernes sont différentes des céramiques traditionnelles et sont appelées « techniques », « industrielles » ou « thermomécaniques ». Ces céramiques industrielles sont caractérisées par leur caractère réfractaire marqué et de grandes duretés. Leur médiocre ténacité explique leur sensibilité à la présence de défauts, d'où leur réputation d´être peu résistantes et cassantes. Parmi toutes les caractéristiques intéressantes de ces céramiques, leurs propriétés mécaniques, thermo-mécaniques et tribologiques sont un avantage dans leur utilisation. Cet article se concentre essentiellement sur leur comportement tribologique.
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Modern ceramics are different from traditional ceramics and are known as "technical", "industrial" or "thermomechanical" ceramics. These ceramics are characterized by their distinct refractory character and significant hardness. Their mediocre tenacity explains their sensitivity to the presence of defects, as well as their reputation for low resistance and breakage. Among all of the interesting characteristics of ceramics, their mechanical, thermomechanical and tribological properties are an advantage for use. This article mainly concentrates on their tribological behavior.
Auteur(s)
-
Mathias WOYDT : Diplômé en Métallurgie et Science des Matériaux, Université Technique de Berlin, Docteur en Sciences des Matériaux - Directeur de la division « Tribologie, protection contre ĺusure » à BAM ĺInstitut Fédéral pour la Recherche et ĺEssai des Matériaux, Berlin
INTRODUCTION
Les céramiques modernes sont différentes des céramiques traditionnelles (carrelage, matériaux de construction, porcelaine) ; on les distingue par des adjectifs tels que « techniques », « industrielles » ou « thermomécaniques ».
Les céramiques industrielles sont caractérisées par leur caractère réfractaire marqué et de grandes duretés. Leur médiocre ténacité explique leur sensibilité à la présence de défauts, d'où leur réputation d´être peu résistantes et cassantes.
Les céramiques techniques sont utilisées pour :
-
leurs propriétés électriques ou diélectriques ;
-
leurs propriétés magnétiques et de supraconducteurs ;
-
leurs propriétés optiques ;
-
leurs propriétés chimiques ;
-
leurs propriétés biologiques ;
-
leurs propriétés nucléaires.
En outre, elles sont employées pour leurs propriétés mécaniques, thermo-mécaniques et tribologiques, ainsi que pour leur tenue face à la corrosion. Nous allons nous concentrer sur leur comportement tribologique.
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VERSIONS
- Version courante de déc. 2019 par Mathias WOYDT
DOI (Digital Object Identifier)
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Applications3. Mécanismes de fonctionnement
3.1 Facteurs initiant ĺusure des céramiques
Les céramiques ne sont pas immunisées contre plusieurs mécanismes initiant leurs usure sévère, tels que :
-
les transitions de phase (ZrO2) ;
-
la tension intergranulaire à cause des anisotropies élastiques et thermophysiques du cristal (Si3N4, Al2O3) ;
-
la sublimation des oxydes (WC, WO3) ;
-
la formation par tribo-oxydation de couches vitreuses (SiO2-B2O3, voir section 3.2) ;
-
la faible ténacité.
-
Transition de phases
La faible diffusivité thermique de la zircone génère des fortes températures éclair dans les micro-aspérités. Si les températures éclair atteignent la région de stabilité de la phase cubique (environ 1 400 °C pour MgO-ZrO2 et environ 2 200 °C pour Y2O3-ZrO2 à 3 % mol.), tous les constituants tétragonaux et monocliniques se transforment en phase cubique, ce qui induit une réduction du volume cristallographique et la création de contrainte résiduelle de traction à la surface (et entre les cristaux) , notamment dans les micro-aspérités. Cela explique la forte augmentation du taux d´usure lors de l'augmentation de la vitesse de glissement par fissuration (voir figure 3).
Notala composition triphasée des MgO-ZrO2 (PSZ pour partially stabilized zirconia c'est-à-dire de la zircone partiellement stabilisée) comporte environ 50 % de phase tétragonale, 40 % de phase cubique, 10 % de phase monoclinique, sous forme de fins précipités tétragonaux métastables dans une matrice cubique et des précipités monocliniques intergranulaires. Les Y2O3-ZrO2...
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Mécanismes de fonctionnement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICHARD (C.) - Tribology at high temperature: comparison of the tribological behaviour of ceramic composites against steel at 700 oC in unlubricated and water lubricated conditions. - 21th Int. Conf. on Surface Modification Technologies XXI (SMT21) – 24/26 September 2007, Paris. Sci Editors: T. S. Sudarshan and M. Jeandin – Valars Docs.
-
(2) - KLAFFKE (D.) - Fretting Wear of Ceramics, - Tribology International, 1989, Vol. 22, No. 2, p. 89-101.
-
(3) - KLAFFKE (D.) - Rost – und säurebeständige Stähle bei ungeschmierter oszillierender Gleitbewegung, - Tribologie&Schmierungstechnik, Jg. 37, Heft 4, 1990, p. 210-215.
-
(4) - KLAFFKE (D.) - On the repeatability of friction and wear results and on the influence of humidity in oscillating sliding tests of steel-steel pairings, - WEAR 189 (1995) p. 117-121.
-
(5) - WOYDT (M.) et HABIG (K.-H.) - High temperature tribology of ceramics, - Tribology International, Vol. 22, (1989), No. 22, p. 75-88.
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