Développement de matériaux nanostructurés par métallurgie des poudres

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Les activités de recherche porteront sur le développement de procédés de mise en forme de pièces possédant une nanostructure afin d'optimiser leurs propriétés mécaniques et physiques. L'approche choisie consistera à produire les pièces à partir de poudres ayant des grains de taille inférieure à 100 nm. Les procédés de la métallurgie des poudres permettent de produire des pièces volumiques avec de fines structures. Le défi pour les matériaux nanostructurés produits par métallurgie des poudres est d'obtenir une amélioration de leurs propriétés par la densification sans favoriser la croissance des grains. Cette approche de recherche sera appliquée à deux secteurs d'activité pour lesquels notre groupe de recherche a une certaine expérience. Premièrement, un fort courant de recherche est actuellement orienté vers la fabrication de modules thermoélectriques à partir d'alliages nanostructurés. La méthode de production originale que nous avons développée consiste à extruder à chaud une poudre de tellurure de bismuth élaborée par mécanosynthèse. Nous avons vérifié récemment que cette poudre possède déjà une nanostructure qui est cependant partiellement détruite lors du procédé d'extrusion à chaud. L'objectif serait ici d'optimiser le procédé d'extrusion afin de conserver la nanostructure du matériau polycristallin et d'évaluer son impact sur les propriétés thermoélectriques. Deuxièmement, nous comptons optimiser le procédé de moulage par injection de poudres métalliques afin de produire des pièces de géométries complexes nanostructurées. La difficulté réside dans la conservation de la nanostructure au terme de l'étape de frittage. Dans ce cas, nous suggérons d'utiliser le frittage par micro-ondes qui rend possible l'obtention de très hautes températures rapidement et la minimisation du temps de frittage. Des essais préliminaires sont en cours afin d'explorer le potentiel de cette approche. Le projet de recherche permettra d'optimiser toutes les étapes du procédé de moulage par injection, incluant le contrôle de la viscosité des mélanges poudres-polymères, le procédé de moulage, le déliantage et le frittage.