Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Les composites à matrices métalliques (CMM) ont intéressé l'industrie de l'aluminium (Al- AI2O3, Al-SiC) à cause de la supériorité de leurs propriété mécaniques comparée à celles d'alliage d'aluminium. Les composites d'aluminium-BziC (CMM) sont devenue importante pour l'industrie de l'aluminium à cause de leurs utilisations dans des applications de haute performance telles que le stockage de rejets nucléaires radioactifs, les avions et les structures aérospatiales, dues à leur capacité d'absorber des neutrons, leur légèreté, leur haute résistance et leur rigidité. La production des matrices métalliques (CMM) de B4C- aluminium n'est pas une tâche facile à cause de la faible mouillabilité de B4C par l'aluminium. De plus, B4C n'est pas stable quand il est en contact avec l'aluminium. Les analyses de l'interface basées sur la microscopie optique et la microscopie électronique à balayage ont indiqué la formation des particules d'A^BC et d'AlB2 autour de la particule de B4C. Cette réaction est incessante et elle a comme conséquence l'épuisement de la concentration de B4C, la diminution de la fluidité de la fonte et la détérioration de ses propriétés mécaniques et physiques. Pour empêcher la perte de B4C, le Ti est ajouté à l'aluminium. Le Ti a de l'affinité à réagir avec B4C et forme une couche protectrice autour de la particule.

Les objectifs du projet sont d'étudier la mouillabilité des systèmes B4C/aluminium et B4C/alliage d'aluminium-titane et d'identifier d'autres éléments d'alliage potentiels pour protéger B4C. Les expériences de mouillabiîité sont effectuées pour mesurer les angles de contact de B4C aussi bien que ceux des produits de réaction entre les éléments d'alliage et B4C. Aussi, l'effet de la teneur en Ti de l'aluminium sur la mouillabilité de B4C a étém étudié.

Les résultats des expériences montrent que l'addition de titane et de zirconium à l'aluminium a un effet positif fort sur le mouillage entre les particules de B4C et le métal liquide. Afin de comprendre les effets que la réaction produit sur la mouillabilité, les angles de contact entre les produits de la réaction (particules de TiC, T1B2, AIB2 and AI4C3) et l'aluminium ont été mesurés à 750°C et 850°C. Les résultats démontrent également que la mouillabilité de B4C augmente avec la température et le temps de contact.

On a constaté que les particules de l'Allé disparaissent avec l'addition de Ti et de nouvelles particules en forme d'aiguille (T1B2) riches en Ti se forment autour des particules de B4C. Celles-ci agissent comme une barrière qui isole le B4C de la matrice d'aluminium. On observe également que la formation d'A^BC diminue avec l'augmentation de la teneur en Ti. Cependant, si on continue d'augmenter la teneur en Ti, des plaques intermétalliques d'AOTi se forment ce qui réduit la mouillabilité. Cette étude a démontré qu'il y a une teneur en Ti optimale où le mouillage est le meilleur. Cette valeur semble être autour de 1.5%Ti. L'augmentation de la teneur en Ti au delà de cette concentration détériore le mouillage. L'aluminium est une des industries principales au Canada et au Québec, et les résultats de cette étude aideront à améliorer la qualité du produit grâce au transfert de la technologie vers l'industrie.