Développement de matériaux métalliques performants par couplage SPS-PVD – OEDIPUS

L’amélioration des propriétés d’usage des composants métalliques constitue un enjeu primordial pour de nombreux secteurs industriels, tels que l’aéronautique, l’aérospatiale, la défense, etc. Une microstructure fine et homogène, garantissant de meilleures propriétés d’emploi, est généralement recherchée. L’élaboration de pièces métalliques par métallurgie des poudres en utilisant la technologie du frittage sous charge, tel que le procédé spark plasma sintering (SPS), représente une voie pertinente à explorer comme alternative aux procédés de mise en forme conventionnels (fonderie, forge, usinage…). En effet, le procédé SPS permet l’élaboration en une seule étape de matériaux avancés et d’éléments structuraux ayant des propriétés mécaniques élevées, des grandes dimensions et des formes complexes. Un des problèmes majeurs pendant le frittage SPS est la contamination par le carbone de la poudre métallique, due aux outillages en graphite et/ou aux feuilles de graphite intercalées entre la poudre et les surfaces de contact avec les pistons et le moule. Si la pièce frittée est usinée ultérieurement, les carbures surfaciques peuvent être éliminés, cependant la diffusion de carbone aux joints de grains et à cœur du matériau reste un phénomène irréversible, responsable de la dégradation des propriétés d’usage. Dans le présent projet, un dépôt PVD d’un élément carburigène sera appliqué, dans un premier temps, sur les feuilles de graphite afin de réduire, voire supprimer, la diffusion du carbone. Dans un deuxième temps, la réalisation d’un dépôt de couche protectrice par PVD directement sur l’outillage en graphite sera envisagée. La démarche adoptée dans cette étude se veut progressive avec, dans un premier temps, le frittage d’une poudre de fer pur avant de s’étendre au frittage de poudre d’aciers maraging (famille M300).