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RÉSUMÉ
Cet article propose un panorama des principaux procédés de fabrication des mousses métalliques. Il présente les spécificités des métaux mis en oeuvre et les produits potentiellement réalisables. En particulier, sont précisés les liens existants entre le procédé et les caractéristiques morphologiques des mousses.
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Jonathan DAIRON : Docteur-ingénieur de l’École Centrale de Lille - Ingénieur R&D Procédés, Centre de Recherche des Matériaux du Creusot – Industeel ArcelorMittal, France - Précédemment chef de projets au Centre Technique des Industries de la Fonderie
INTRODUCTION
Les mousses métalliques sont des matériaux cellulaires généralement considérés comme nouveaux. Pourtant, les premières techniques de production de ces matériaux ont été initiées il y a près d’un siècle. Cette impression de nouveauté est induite par la maîtrise assez récente des procédés de fabrication, qui permettent aujourd’hui de proposer des mousses dont les caractéristiques morphologiques sont relativement bien contrôlées. Cette maîtrise permet de fabriquer des produits dont les propriétés de service sont prévisibles et répétables, ce qui est essentiel pour utiliser un matériau.
Les caractéristiques morphologiques des mousses conditionnent les fonctions qu’elles peuvent assurer et leurs propriétés d’usage. Il en résulte qu’en fonction de l’application visée, le choix d’une structure particulière peut s’imposer. Or, cette structure est étroitement liée au procédé qui lui donne naissance. Ce procédé ayant lui-même ses propres limitations et conditions de mise en œuvre, c’est donc le choix du couple procédé/structure qui doit être effectué.
Cet article met l’accent sur le lien existant entre les procédés de fabrication de mousses métalliques et les structures de ces matériaux. Après une première partie détaillant le vocabulaire spécifique aux mousses métalliques, une déclinaison des procédés permettant de fabriquer ces matériaux est proposée. Les procédés sont regroupés selon les principes physiques auxquels ils font appel. Les éléments clefs de leur maîtrise sont abordés.
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4. Conclusion
De nombreux procédés ont été développés pour produire des mousses métalliques. Si les bases de ces procédés ont pour la plupart été posées il y a cinquante ans ou plus, il a fallu attendre les deux dernières décennies pour les maîtriser convenablement. Ils atteignent aujourd’hui le stade de la maturité, caractérisé notamment par la maîtrise globale des structures pouvant être produites.
Les mousses métalliques ont des caractéristiques morphologiques très variées, étroitement liées aux procédés leur donnant naissance. Leurs caractéristiques métallurgiques, comme leur nuance ou la présence de particules au sein de leur phase solide, sont elles aussi souvent conditionnées par le procédé. Or, la structure et les propriétés métallurgiques d'une mousse métallique déterminent ses champs d'application potentiels et ses performances en service. Cet aspect a été fondamental dans le développement massif de certains procédés de dépôt, qui permettent de fabriquer des mousses (en nickel principalement) répondant aux attentes de l’industrie électronique. L’industrialisation à grande échelle d’autres procédés de fabrication de mousses métalliques dépend donc plus des besoins et des politiques des grands secteurs manufacturiers que de la nécessité de mieux les maîtriser.
Du point de vue scientifique, les mousses métalliques restent un champ de recherche actif. Des aspects fondamentaux restent à être élucidés, comme par exemple la détermination certaine des mécanismes de stabilisation des mousses obtenues par voie liquide. Les mousses métalliques n’ont pas encore livré tous leurs secrets.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HUGO (J.-M.), BRUN (E.), TOPIN (F.) - « Metal foam effective transport properties » - In : Evaporation, condensation and heat transfer, ed. A. Ahsan, InTech, pp. 279-302 (2011).
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(2) - WEAIRE (D.), HUTZLER (S.) - The Physics of Foams - Oxford University Press, (réédition de 2005) (1999).
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(3) - BANHART (J.) - « Manufacturing routes for metallic foams » - JOM, 52 (#12), pp. 22-27 (2000).
-
(4) - BANHART (J.) - « Manufacture, characterisation and application of cellular metals and metal foams » - Progress in Materials Science 46, pp. 539-632 (2001).
-
(5) - BANHART (J.) - « Light-metal foams – history of innovation and technological challenges » - Advanced Engineering Materials 15 (#3), pp. 82-111 (2013).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
http://www.ultramet.com, consultation le 23/06/2014
http://www.recemat.nl, consultation le 01/07/2014
https://www.ifam.fraunhofer.de/
http://www.ecka-granules.com/en/products/alulightr/
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