Elaboration de céramiques transparentes submicroniques à partir de nanopoudres : applications dans le domaine de l'optique – CERATRANS

CERATRANS L'élaboration de céramiques polycristallines transparentes constitue un défi technologique très important. Ces céramiques présentent de meilleures propriétés mécaniques (résistance mécanique, dureté, ténacité, résistance à l'usure) par rapport aux monocristaux. De plus, elles sont quasi-isotropes du point de vue optique et peuvent être élaborées par différents procédés avec un coût inférieur à celui des monocristaux. Pour obtenir des céramiques polycristallines transparentes, il est faut remplir les conditions suivantes : - la porosité doit être très faible (inférieure à 0,05 %) et la taille de cette porosité doit rester à l'échelle nanométrique (moins de 100 nm) - pour les céramiques non cubiques qui sont biréfringentes, la taille de grains doit être inférieure à environ 0,5 µm. Pour les céramiques cubiques, la taille de grains a moins d'influence sur la transmission - les céramiques doivent être monophasées, ce qui exclut le frittage avec une phase liquide En ce qui concerne l'élaboration, deux approches peuvent être développées : - frittage conventionnel à très haute température pendant un temps long : on obtient des matériaux denses avec une taille de grains élevée - pré-frittage sous pression à basse température suivi d'un pressage isostatique à chaud (HIP) à basse température également Il faut aussi noter qu'il est possible d'obtenir des céramiques transparentes en utilisant le frittage SPS (Spark Plasma Sintering). Les poudres de départ doivent être aussi pures que possible et ne doivent pas présenter d'agrégats durs. Le projet CERATRANS se propose d'étudier et d'optimiser la transparence de céramiques polycristallines à grains fins obtenues à partir de nanopoudres (alumine, spinelle, grenat) par frittage SPS et HIP et destinées à être utilisées notamment comme hublot extérieur des caméras de vision des avions Airbus. Ce projet comprend : - une optimisation des procédés d'obtention des poudres - le développement d'un procédé de dopage des nanopoudres - l'élaboration par frittage SPS et HIP des nanopoudres pures et dopées - la mesure de la transparence et l'optimisation des cycles de frittage - l'élaboration, l'usinage, le rodage et le polissage de pièces prototypes - le test des pièces Pour atteindre ces objectifs, il est nécessaire d'établir une collaboration efficace entre les différents partenaires universitaires et industriels avec une approche pluridisciplinaire.