Elaboration et caractérisation structurale et mécanique des cermets à base de WC associés à des matrices métalliques

Abstract

Le tungstène (W) et le carbure de tungstène (WC) sont des matériaux sélectionnés pour la première paroi des réacteurs nucléaires à fusion. Récemment, le carbure de tungstène a suscité un intérêt croissant en raison de certaines propriétés supérieures. Le principal défi du WC réside dans sa difficulté de densification. Pour pallier cela, le WC est généralement associé à un liant métallique afin d'obtenir une meilleure densification. Cependant, le liant métallique limite les performances du cermet à base de WC dans des environnements extrêmes. Pour faire face à cette problématique, des études récentes ont suggéré l'élaboration d'un matériau réfractaire à base de WC, tel que le WC-W, par la technique du Spark Plasma Sintering (SPS). De plus, une autre approche a été proposée : la diminution du liant métallique et l’usage de la dispersion colloïdale pour assurer une dispersion homogène. Dans le but de réduire la température de frittage tout en améliorant la densification de manière similaire, cette étude a inclus une très faible teneur en nickel (Ni) dans le tungstène, formant W5Vol%Ni, combinée avec le WC à des teneurs de 10% et 20 % en volume. Ceci a été réalisé en utilisant une dispersion colloïdale pour une répartition homogène du Ni, ainsi que la technique SPS. Une densification quasi-totale a été obtenue, avec une température maximale de densification inférieure à celle du WC/W avec des propriétés mécaniques optimales. Pour analyser les matériaux selon les méthodes de production actuellement utilisées dans l'industrie, un frittage conventionnel a été également réalisé.