Frittage de B4C et Al2O3 par Micro-ondes pour applications Blindage – BAMBi

La métallurgie des poudres est un moyen d’obtention des matériaux métalliques, céramiques ou composites répondant bien aux contraintes économiques et environnementales actuelles (économie de matières premières et d’énergie). La technique de chauffage micro-ondes améliore encore la compétitivité de la métallurgie des poudres en conduisant à la densification de pièces en des temps très courts tout en consommant moins d’énergie que les procédés conventionnels grâce à un chauffage principalement localisé au niveau de l’échantillon. Cette densification très rapide ouvre des perspectives nouvelles pour obtenir des microstructures toujours plus fines et, in fine, permettre l’amélioration des propriétés fonctionnelles et structurales des matériaux.

Dans ce contexte, le projet BAMBi est centré sur le frittage micro-ondes de deux matériaux importants pour les applications balistiques : l’alumine et le carbure de bore.

Un des objectifs de ce projet est de mettre à profit les spécificités du chauffage par micro-ondes, dans le but de densifier une alumine à sous-structure nanométrique en maintenant une granulométrie la plus fine possible. La possibilité d’atteindre une microstructure d’alumine dense, à grains de taille nanométrique, permettra à terme, d’évaluer les nouvelles propriétés mécaniques (essentiellement la dureté) puis, d’explorer les conséquences d’une telle nanostructure sur les propriétés balistiques.

Concernant le carbure de bore, l’objectif est d’étudier son comportement sous champ micro-ondes puis, d’explorer la faisabilité de sa densification via cette technique. L’ajout d’une énergie mécanique, telle qu’une pression uni-axiale, est aussi envisagée dans ce projet. Cette étude permettra, en outre, une meilleure compréhension et connaissance du carbure de bore, qui est un matériau très stratégique pour les applications défenses.

De nombreux points innovants sont associés à ces deux challenges. Parmi ces différents points, nous pouvons citer la recherche des conditions expérimentales, en cavité monomode et multimodes, nécessaires au contrôle de la nanostructure finale d’une alumine, puis, la mise en œuvre du frittage micro-ondes à très hautes températures (>2000°C) par l’apport éventuel d’une pression mécanique.

Des retombées technologiques, dans les domaines civil et militaire, liées au développement du procédé de chauffage micro-ondes, sont clairement attendues et pourront donner lieu à des applications du procédé dans le domaine du traitement à hautes températures des matériaux (synthèse, frittage, recuit de diffusion etc.).