Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 6892 de novembre 2016. citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 6892-1 (A03-001-1) Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1 : méthode d'essai à température ambiante (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2002 (Mars 2020).
La norme ISO 6892-1 de juillet 2016 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 6892-1 : Matériaux métalliques - Essai de traction - Partie 1: Méthode d'essai à température
ambiante (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1911 (Décembre 2019).
RÉSUMÉ
Cet article décrit les propriétés des principales mousses métalliques existantes au regard des applications potentielles. Il illustre leurs possibilités et leurs spécificités, notamment par rapport à leurs structures, leurs densités relatives et leurs matériaux constitutifs. Les propriétés des mousses sont également comparées, autant que possible, à celles des matériaux concurrents, y compris quand il s'agit d'autres structures alvéolaires comme le nid d'abeille.
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This article describes the properties of the main existing metallic foams with a view to their potential applications. It illustrates their potential and specific features, taking into account their structures, their relative densities and their constituent materials. The properties of the foams are compared, as far as possible, with competing materials, including other cellular structures such as honeycomb.
Auteur(s)
-
Yves GAILLARD : Ingénieur École Supérieure de Fonderie (ESFF) - Ingénieur projet, Centre Technique des Industries de la Fonderie (CTIF), Sèvres, France
INTRODUCTION
Les mousses métalliques s’inscrivent dans le groupe plus général des matériaux cellulaires dont elles partagent les caractéristiques et certaines propriétés. Elles présentent néanmoins des propriétés spécifiques intéressantes comme, par exemple, une certaine isotropie, ou la possibilité d’échanges thermiques et électriques avec des surfaces spécifiques élevées.
Outre le matériau qui les compose, les caractéristiques de ces matériaux sont essentiellement tributaires de leur taux de porosité, ainsi que des morphologies de leurs cellules. Souvent, pour répondre aux besoins fonctionnels des concepteurs, les propriétés établies sur ces produits correspondent à une approche macroscopique concernant un volume représentatif de mousse. Les études à l’échelle de la cellule, très utiles pour la compréhension des phénomènes physiques, restent encore complexes à exploiter et à synthétiser dans des outils utilisables à l’échelle des prototypes. Ces pseudo propriétés sont alors bien souvent exprimées en fonction d’une part des propriétés du matériau de base, et d’autre part de la densité relative de la mousse métallique.
Enfin, l’orientation des études sur les propriétés des mousses métalliques a été naturellement imposée par les utilisations potentielles de ces nouveaux matériaux.
Cet article propose donc une approche structurée par application, pour les principaux domaines d’utilisation actuels des mousses métalliques (crash, balistique, échange thermique, médical).
Les relations entre la composition, la morphologie des mousses métalliques et les propriétés résultantes sont présentées pour chacun des domaines, ainsi que les caractéristiques clés correspondantes.
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MOTS-CLÉS
propriétés mousses métalliques protection thermique électrique médical test de crash tomographie RX
KEYWORDS
properties | metallicfoams | protection | heat exchange | electrical | medical | crash test | X-ray tomography
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Propriétés thermiques
En anglais
3. Flexion
La mousse est généralement utilisée en complément d’un support plus rigide pour constituer une structure sandwich dont les propriétés en flexion sont remarquables du fait de l’augmentation du module de l’élément soumis à la flexion.
3.1 Conception des mousses
Les propriétés mécaniques des panneaux dépendent bien évidemment des matériaux qui les composent, d’une part au niveau de l’âme en mousse métallique et, d’autre part, au niveau des deux tôles externes.
Le matériau constitutif le plus répandu pour réaliser l’âme du sandwich est la mousse d’aluminium à pores fermés, généralement issue d’un procédé de moussage. Les tôles externes sont bien souvent également en alliage d’aluminium, mais peuvent également être en acier. Si on considère le ratio module d’élasticité sur le carré de la masse volumique E/ρ 2 qui, dans les cas de flexion, doit être maximal, on constate (tableau 2) que les mousses métalliques peuvent offrir des caractéristiques intéressantes.
HAUT DE PAGE3.2 Caractéristiques clés
Le tableau 3 indique les valeurs concernant les principales mousses d’aluminium utilisées ou utilisables pour la réalisation de l’âme de matériaux travaillant en flexion.
Les chiffres clés à retenir sont généralement comparatifs avec le matériau constitutif des plaques externes.
L’institut Fraunhofer en Allemagne assure par exemple que sa structure composée de tôles d’acier de 1 mm entourant une âme de 14 mm de mousse d’aluminium, présente une résistance à la flexion équivalente à celle d’une tôle d’acier massive de 10 mm avec une masse 3 fois moindre.
De même, Pohltec Metalfoam affiche, pour son produit AFS (30) (composé de 2 tôles d’aluminium de 1,2 mm reliées par 25 mm de mousse d’aluminium), une résistance à la flexion proche de celle d’une structure massive de même épaisseur. Les valeurs de résistance annoncées pour la structure sandwich ne sont en...
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Flexion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DAIRON (J.) - Développement d’une nouvelle technique d’élaboration de mousses d’acier par fonderie et caractérisation mécanique - Thèse école Centrale de Lille (2008).
-
(2) - MONTANINI (R.) - Measurement of strain rate sensitivity of aluminium foams for energy dissipation - International Journal of Mechanical Sciences 47, 26-42 (2005).
-
(3) - ASHBY (M.F.), EVANS (A.G.), FLECK (N.A.), GIBSON (L.J.), HUTCHINSON (J.W.), WADLEY (H.N.G.) - Metal foams : a design guide - Boston : Butterworth-Heinemann (2000).
-
(4) - BLAZY (J.-S.) - Comportement mécanique des mousses d’aluminium : caractérisations expérimentales sous sollicitations complexes et simulations numériques dans le cadre de l'élasto-plasticité compressible - Thèse Centre de Mise en Forme des Matériaux de l’École des Mines de Paris (2003).
-
(5) - GIBSON (L.J.), ASHBY (M.F.) - Cellular Solids Structure and Properties (2nd edition) - Cambridge University...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
[B1] Procédé de fabrication d'un dispositif médical interne, WO 2007017612 A2.
[B2] Structures denses/poreuses utilisées comme substituts osseux, WO 2002083188 A2.
[B3] Implant poreux, WO 2007016796 A1.
[B4] Mise en place d'un filetage dans un dispositif médical poreux, WO 2011002781 A2.
[B5] Method for preparing a catalytic metal foam and use thereof, US 2895819 A.
[B6] Method for making a cobalt metal foam, EP 2537581 A1.
[B7] High-durability metal foam-supported catalyst for steam carbon dioxide reforming and method for preparing the same, US 20140138585 A1.
[B8] Porous metal catalysts for oxygen reduction, WO 2010138138 A1.
[B9] Matériaux de mousse métallique pour contact des connexions électriques, EP 1602153 B1.
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