Cinétique de frittage d'une poudre agglomérée : le nitrure d'aluminium

URA CNRS 320, laboratoire de matériaux céramiques et traitements de surface, 123, av A-Thomas, 87060 Limoges Cedex, France.

Résumé

La particularité du frittage d'une poudre agglomérée provient de l'existence de pores entre agglomérats, de grande dimension par rapport à celle des pores entre grains élémentaires.

Cette porosité induit des phénomènes nouveaux qui peuvent être décrits au moyen de deux nouvelles variables : les densités relatives interagglomérat ρ_e et intraagglomérat ρ_i.

On montre que les cinétiques de frittage doivent être étudiées à microstructure identique (ρ_e et ρ_i données) et non plus à densité relative moyenne fixée. Après l'étape de rearrangement, ces cinétiques peuvent être suivies à l'aide d'une carte de frittage, représentant l'évolution de ρ_e en fonction de ρ_i. Cette carte permet de décrire les trajectoires optimales et d'exprimer les valeurs optimales pour la température et la granulométrie.

L'ensemble de cette analyse est confirmé par une étude expérimentale sur le nitrure d'aluminium aggloméré.

Abstract

During sintering agglomerated powders generate an interagglomerate porosity, larger in size than the one between the elementary grains. This porosity involves a new approach for the description of the rearrangement and diffusion steps. The mean relative density is not sufficient to describe such a microstructure. Two new variables, the relative interagglomerate density (ρ_e) and intraagglomerate density (ρ_i) are substituted to the mean relative density. The kinetic studies in this work were considered at a given microstructure (ρ_i, ρ_e) rather than a fixed density (ρ). After the rearrangement step, sintering kinetics are described by means of a sintering map, i.e. interagglomerate density versus intraagglomerate density. This map leads to the definition of optimal sintering trajectories in order to eliminate large pores before the small ones. Optimal conditions for temperature and granulometry are deduced.

This analysis was confirmed by an experimental work on an agglomerated aluminium nitride powder.