CA3056317C - Materiau metallique fritte a porosite orientee comprenant au moins une partie ferromagnetique et procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Matériau métallique fritté comprenant au moins une partie magnétique, caractérisé par des porosités orientées débouchantes de dimension comprise entre 1 et 100 µm, ledit matériau présentant une densité variant de moins de 20% d'un échantillon de 1cm3 à l'autre pris dans une pièce monobloc réalisée dans ledit matériau.

Description

Materiau metallique fritte a porosite orientee comprenant au moins une partie ferromagnetique et procede de fabrication Domaine technique L'invention conceme les materiaux frittes a porosite orientee par champ magnetique et leur fabrication. Les porosites sont orientees, fines de l'ordre de la dizaine de microns et debouchantes.

Contexte Il existe plusieurs procedes d'elaboration de materiaux a porosite orientee - Une premiere technique consiste a creer un materiau composite dont l'une des phases sera retiree par decomposition ou par evaporation, decrit par !'article de D.C. Dunand dans Advanced Engineering Materials 6 (6) (2004).

Jorgensen et al propose dans Acta Materalia 59 (2011) 640-50 de densifier des fils d'acier avec de la poudre ou des feuilles de titane, puis de retirer l'acier de fa9on electrochimique. La taille des pores est alors determinee par le diametre des fils. Ce procede ne permet pas des porosites tres fines. De plus les materiaux obtenus presentent des parois poreuses et irregulieres et !'architecture est difficilement controlee. - Une deuxieme technique consiste a fritter de la poudre sous pression de gaz pour creer des bulles dans le materiau qui seront ensuite orientees par un traitement thermomecanique de la piece. Keams et al ont ainsi etudie dans International journal of powdermetallurgy24 (1) (1988) 59-64la fabrication de pieces poreuses de titane par compression isostatique a chaud de poudre metallique en presence d'argon, la densification complete etant empechee par la presence du gaz. Puis un traitement thermique de la piece a haute temperature pendant plusieurs jours permet l' expansion des bulles de gaz par fluage de la matiere autour d'elles. Afin d'orienter les pores, la piece peut etre laminee ou extrudee. Davis et al (Journal of Materials Research 16 (5) (2001) 1508-19) ont fusionne ces deux demieres etapes en realisant un cyclage thermique sous contrainte mecanique unidirectionnelle sur les alliages superplastiques.

Ces procedes permettent d'obtenir des porosites importantes, jusqu'a 40 % dans certaines conditions, mais demandent un equipement tres couteux ainsi que de nombreuses etapes, dont le traitement thermique qui peut etre tres long. De plus, on n'obtient une forte densite de porosites ouvertes que pour des alliages superplastiques, 2 et dans ce cas le plus favorable, le rapport d'aspect des pores est de 2en moyenne.

L'orientation preferentielle des pores n'est done pas tres marquee.

Afin de simplifier ce procede et d'assurer une forte orientation des pores, D. Spoerke et al (Journal of Biomedical Materials Research Part A 84 (2) (2008) 102-418) proposent 5 de remplacer la poudre par des fils de titane. Meme si des rapports d'aspect de pore allant jusqu'a 25 sont obtenus, la porosite totale n'excede pas 13 % dont des porosites ouvertes n'excedant pas 10 %. - Enfin, les materiaux denommes gasar ou lotus selon CN104593630 ou Nakajima H., Material Science 52 (2007) 1091-1173 presentent des porosites cylindriques creees par 10 la difference de solubilite d'un gaz dans un metal en phase liquide et solide. Le metal fondu est sature en gaz puis solidifie de fa9on directionnelle. Le gaz est alors rejete au front de solidification en creant des porosites dans la direction perpendiculaire au front.

Cette methode est cependant tres delicate a mettre en amvre, de nombreux parametres etant a optimiser, notamment la nature et la pression de gaz, la vitesse de solidification, 15 etc.,) menant a des porosites de taille assez importante, de l'ordre de quelques centaines de microns a quelques millimetres. - M. Porter et al. proposent dans J.Am.Ceram.Soc. 99 (2016) 1917-1926 de fabriquer des materiaux poreux composites zircone/magnetite par une technique de freeze-casting classique sous l'action d'un champ magnetique. lei aussi la structure inteme du 20 materiau poreux est gouvemee par la solidification dirigee du solvant. En effet, les particules magnetiques en suspension sont suffisamment fines pour que la gravite soit negligeable et que la dispersion des particules soit due aux forces interparticulaires (Van derWaals, electrostatiques, steriques). Les particules magnetiques s'agglutinent dans les zones de plus forte densite de flux magnetique et creent des inhomogeneites dans le 25 materiau final, mais ne se repartissent pas uniformement dans la solution et ne participent finalement pas a l'architecture globale de la piece. De plus, dans ce procede, la structure du materiau poreux obtenu est intrinsequement liee a la solidification dirigee du solvant, ce qui mene a plusieurs difficultes : Si les poudres sont trop fines elles peuvent ne pas etre rejetees dans l'espace 30 inter-dendritique, mais etre incluses dans les dendrites et done entraver les pores de la piece finale ; 3 Les premiers grains de glace au contact avec la plaque refrigerante sont equiaxes, ce qui cree a la fin du procede une couche plus dense qui limite la permeabilite globale de la piece. Cette couche est difficile a retirer a posteriori car la decoupe d'un materiau poreux par des techniques classiques bouche les pores et peut creer une couche dense a la surface ; Au fur et a mesure que les dendrites de glace se forment, le gradient thermique vu par le solvant liquide diminue car la glace est isolante, on a done des grains qui vont etre de plus en plus grands. Il ya done une inhomogeneite de la porosite dans l' epaisseur de la piece ; Ce procede est tres dependant du solvant utilise. En effet, chaque solvant cristallise d'une certaine fa9on. Pour chaque solvant, il faut done refaire une etude parametrique pour obtenir les proprietes voulues.

Dans le domaine des ceramiques, la technique dite de « freeze-casting » soit 15 litteralement « coulee gelee » decrite par S. Deville dans Acta Materalia55 (2007) 1965-74 permet d'obtenir des materiaux ceramiques a porosites orientees en quelques etapes: 1. Un melange de poudres nanometriques et de solvant est prepare. 20 2. Le melange est place sur une plaque refrigerante afin de solidifier de fa9on directionnelle le solvant en formant des dendrites dans la direction du front de solidification. 3. Le solvant est ensuite sublime sous vide, en passant sous son point triple : la piece a vert obtenue presente des porosites orientees qui reproduisent la forme des anciennes dendrites. 4. Le materiau est enfin fritte a haute temperature pour obtenir la piece finale.

Le materiau ainsi obtenu presente des microporosites orientees a partir d'une certaine epaisseur. Les premiers cristaux d'eau sont equiaxes, puis les dendrites commencent a 30 se former et deviennent homogenes en dimension et en direction a partir 60 μm d' epaisseur. 4 La Demanderesse a decouvert que l'application de ce procede tel que decrit dans l'article ci-dessus avec des poudres metalliques dans une solution aqueuse pour obtenir des porosites orientees de l'ordre de la dizaine de microns n'est guere possible. En effet, les poudres metalliques sont plus <lenses et plus grosses que les poudres ceramiques, 5 (car ces demieres peuvent etre broyees tres finement), la Demanderesse ayant observe une sedimentation avant la solidification de l'eau. Les dendrites n'arrivent done pas a repousser la poudre dans l'espace inter-dendritique et les porosites finales ne sont pas orientees. Si on augmente la viscosite du solvant, le materiau obtenu peut etre tres poreux mais n'est pas oriente car les dendrites ne reussissent pas a se developper au sein 10 du reseau tridimensionnel cree par le liant. On obtient un materiau poreux a porosite non orientee.

C'est pourquoi, dans la litterature, tres peu de cas de freeze-casting metallique sont recenses. Le procede tel quel n'a pu etre applique que sur des poudres de titane fines et done legeres que ce soit en solution aqueuse par J.C. Li et al, Acta Materalia59 (2011) 15 146-58; Chino Y. et al, Acta Materalia56 (2008) 105-13 ; ou avec du camphene comme solvant par S-W Yook et al, Materials Letters 63 (2009) 1502-4. - M. Fukushima et al dans Materials Lettersl53 (2015) 99-101, ont pu contoumer le probleme de la sedimentation en ajoutant un gelifiant dans la solution aqueuse. Une premiere etape consiste a refroidir le melange en-dessous de la temperature de 20 gelification afin d'obtenir une dispersion homogene de la poudre dans un milieu tres visqueux ou il n'y a pas de sedimentation, puis a solidifier l'eau de fa9on directionnelle.

Ce procede est cependant tres delicat a mettre en amvre car le reseau tridimensionnel cree par le gel entrave la croissance des dendrites et peut done facilement donner lieu a une structure non orientee. De plus, il faut utiliser une poudre extremement fine environ 25 400nm, et done couteuse, pour qu'elle puisse etre repoussee efficacement dans l'espace inter-dendritique. Ces poudres de dimensions inferieures a 1 μm presentent de plus des risques toxicologiques accrus. - Recemment, les techniques pour obtenir des pieces en cuivre (A.I. Cuba Ramos et al, MaterialsLettersl53 (2015) 99-101 ou en nickel (H. Jo et al, Metallurgical and 30 MaterialsTransactionsE3E (2016) 46-54 par freeze-casting a partir de poudres d'oxyde ont ete developpes. L'inconvenient de cette technique est le fort retrait lors du frittage du a la reduction de l'oxyde qui entraine l'apparition de fissures, ainsi que 􀀌􀁋 􀀰􀀂􀀩􀀘􀀾􀀘􀀹􀀵􀀧􀀘􀀳􀀘􀀪􀀾􀀘􀁋 􀀙􀀳􀁋 􀀾􀀔􀀪􀀰􀀰􀀙􀀃􀁋 􀀙􀀳􀁋 􀀤􀀹􀀲􀀙􀁋 􀀙􀀾􀁋 􀀙􀀳􀁋 􀀵􀀹􀀪􀀙􀀳􀀾􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀁋 􀀗􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀵􀀹􀀙􀀽􀁋 􀀗􀁃􀀽􀁋 􀀁􀀂􀀰􀀔􀁋 􀀗􀀪􀀝􀀣􀀖􀁃􀀰􀀾􀀘􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀹􀀘􀁃􀀽􀀽􀀪􀀾􀀙􀁋􀀗􀀙􀁋􀀰􀀂􀀘􀀾􀀔􀀷􀀙􀁋􀀗􀀙􀁋􀀖􀀵􀀳􀀧􀀘􀀰􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀁋􀁃􀀳􀀪􀀗􀀮􀀹􀀙􀀖􀀾􀀪􀀵􀀳􀀳􀀙􀀰􀀰􀀙􀀆􀁋 􀀒􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀹􀀵􀀖􀀘􀀗􀀘􀀽􀁋 􀀖􀀪􀀄􀀗􀀙􀀽􀀽􀁃􀀽􀀃􀁋 􀀽􀀙􀀰􀀵􀀳􀁋 􀀰􀀙􀀽􀁋 􀀵􀀕􀀽􀀙􀀹􀁈􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀀽􀁋 􀀠􀀪􀀾􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀔􀀹􀁋 􀀰􀀔􀁋 􀀐􀀙􀀲􀀔􀀳􀀗􀀙􀀹􀀙􀀽􀀽􀀙􀁋 􀀷􀀙􀀹􀀲􀀙􀀾􀀾􀀙􀀳􀀾􀁋 􀀌􀁋 􀀗􀀪􀀝􀀣􀀖􀀪􀀰􀀙􀀲􀀙􀀳􀀾􀁋 􀀗􀀂􀀵􀀕􀀾􀀙􀀳􀀪􀀹􀁋 􀁃􀀳􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋 􀀔􀁇􀀙􀀖􀁋 􀀗􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀵􀀹􀀵􀀽􀀪􀀾􀀘􀀽􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀰􀀂􀀵􀀹􀀗􀀹􀀙􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀰􀀔􀁋 􀀗􀀪􀁊􀀔􀀪􀀳􀀙􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀲􀀪􀀖􀀹􀀵􀀲􀀚􀀾􀀼􀀙􀀽􀀃􀁋􀀵􀁃􀁇􀀙􀀹􀁀􀀙􀀽􀁋􀀙􀀾􀁋􀀥􀀹􀁀􀀙􀀲􀀙􀀳􀀾􀁋􀀵􀀹􀀪􀀙􀀳􀀾􀀘􀀙􀀽􀀆􀁋 􀀏􀁋 􀀰􀀔􀁋 􀀖􀀵􀀳􀀳􀀔􀀪􀀽􀀽􀀔􀀳􀀖􀀙􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀰􀀔􀁋 􀀐􀀙􀀲􀀔􀀳􀀗􀀙􀀹􀀙􀀽􀀽􀀙􀀃􀁋 􀀪􀀰􀁋 􀀳􀀂􀀙􀁉􀀪􀀽􀀾􀀙􀁋 􀀗􀀵􀀳􀀛􀁋 􀀷􀀔􀀽􀁋 􀀔􀁃􀀯􀀵􀁃􀀹􀀗􀀂􀀩􀁃􀀪􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀷􀀹􀀵􀀖􀀘􀀗􀀘􀁋 􀀷􀀙􀀹􀀲􀀙􀀾􀀾􀀔􀀳􀀾􀁋􀁃􀀴􀀙􀁋􀀘􀀰􀀔􀀕􀀵􀀹􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀁋􀀡􀀖􀀪􀀰􀀙􀁋􀀗􀀙􀁋􀀷􀀪􀀚􀀖􀀙􀀽􀁋􀀩􀀵􀀲􀀵􀁋􀀧􀀚􀀳􀀙􀀽􀁋􀀁􀀂􀀷􀀵􀀹􀀵􀀽􀀪􀀾􀀘􀁋􀀵􀀹􀀪􀀙􀀳􀀾􀀘􀀙􀀽􀁋􀀗􀀙􀁋􀀰􀁋􀀂􀀵􀀹􀀗􀀹􀀙􀁋􀀗􀀙􀁋 􀀉􀀈􀁋 􀀰􀀔􀁋􀀗􀀪􀁊􀀔􀀪􀀳􀀙􀁋􀀗􀀙􀁋􀀲􀀪􀀖􀀹􀀶􀀳􀀽􀁋􀀁􀀂􀀷􀀔􀀹􀁀􀀮􀀹􀁋􀀗􀀙􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀗􀀹􀀙􀀽􀁋􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀁋􀀗􀀙􀁋􀀗􀀪􀀲􀀙􀀳􀀽􀀪􀀵􀀳􀀽􀁋􀀲􀀪􀀖􀀹􀀵􀀲􀀘􀀾􀀹􀀪􀀸􀁄􀀙􀀽􀁋􀀙􀀾􀁋 􀀷􀀰􀁃􀀽􀁋􀀎􀀙􀀳􀀽􀀙􀀽􀁋􀀸􀁃􀀙􀁋􀀰􀀙􀁋􀀾􀀪􀀾􀀔􀀳􀀙􀀆􀁋 􀀒􀀂􀀪􀀳􀁇􀀙􀀳􀀾􀀪􀀵􀀳􀁋􀁇􀀪􀀙􀀳􀀾􀁋􀀔􀀲􀀘􀀰􀀪􀀵􀀹􀀙􀀹􀁋􀀰􀀔􀁋􀀽􀀪􀀾􀁅􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀀆􀁋 􀀰􀀔􀀲􀀙􀀰􀀰􀀔􀀪􀀹􀀙􀁋 􀀖􀀵􀀲􀀷􀀹􀀙􀀳􀀗􀁋 􀀔􀁃􀁋 􀀲􀀵􀀪􀀳􀀽􀁋 􀁃􀀳􀀙􀁋 􀀷􀀔􀀹􀁀􀀪􀀙􀁋 􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀀇􀁋 􀀒􀀙􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋 􀀙􀀽􀀾􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀹􀁈􀁆􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀷􀀵􀀹􀀵􀀽􀀪􀀾􀀘􀀽􀁋 􀀵􀀹􀀪􀀙􀀳􀀾􀀘􀀙􀀽􀁋 􀀗􀀘􀀕􀀵􀁃􀀖􀀩􀀔􀀳􀀾􀀙􀀽􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀗􀀪􀀲􀀙􀀴􀀽􀀪􀀵􀀳􀁋 􀀖􀀵􀀲􀀷􀀹􀀪􀀽􀀙􀁋 􀀙􀀳􀀾􀀹􀀙􀁋 􀀉􀁋 􀀙􀀾􀁋 􀀉􀀈􀀈􀁋 􀀲􀀪􀀖􀀹􀀵􀀳􀀽􀀇􀁋 􀀒􀀙􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋 􀀷􀀹􀀘􀀽􀀙􀀳􀀾􀀙􀁋 􀁃􀀳􀀙􀁋􀀗􀀙􀀳􀀽􀀪􀀾􀀘􀁋 􀁇􀀔􀀹􀀪􀀔􀀳􀀾􀁋􀀗􀀙􀁋 􀀲􀀵􀀪􀀳􀀽􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀊􀀈􀁋 􀀁􀁋􀀗􀀂􀁃􀀳􀁋 􀀘􀀖􀀩􀀔􀀳􀀾􀀪􀀰􀀰􀀵􀀳􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀉􀁋 􀀖􀀲􀀁􀀂 􀀁 􀀰􀀂􀀔􀁃􀀾􀀹􀀙􀁋 􀀷􀀹􀀪􀀽􀁋 􀀗􀀔􀀳􀀽􀁋 􀁃􀀳􀀙􀁋 􀀷􀀪􀀚􀀖􀀙􀁋 􀀲􀀵􀀳􀀵􀀕􀀰􀀵􀀖􀁋 􀀹􀀘􀀔􀀰􀀪􀀽􀀘􀀙􀁋 􀀗􀀔􀀳􀀽􀁋 􀀰􀀙􀀗􀀪􀀾􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀀇􀁋 􀀒􀀙􀀗􀀪􀀾􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋 􀀊􀀈􀁋 􀀷􀀹􀀘􀀽􀀙􀀴􀀾􀀙􀁋 􀀗􀀂􀁋􀀙􀁉􀀖􀀙􀀰􀀰􀀙􀀳􀀾􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀹􀀵􀀷􀀺􀀪􀀘􀀾􀀘􀀽􀁋 􀀹􀀘􀀽􀁃􀀱􀀿􀀔􀀳􀀾􀁋􀀗􀀙􀁋 􀀰􀀙􀁃􀀹􀁋 􀀧􀀹􀀔􀀳􀀗􀀙􀁋􀀽􀁃􀀹􀀡􀀖􀀙􀁋􀀽􀀷􀀘􀀖􀀪􀀟􀀭􀀸􀁃􀀙􀀇􀁋 􀀒􀀔􀁋 􀀷􀀔􀀹􀁀􀀪􀀙􀁋 􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋􀀙􀀽􀀾􀁋􀀢􀀹􀀹􀀵􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋􀀵􀁃􀁋􀀢􀀹􀀻􀀪􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀀆􀁋 􀀓􀀳􀁋􀀙􀀳􀀾􀀙􀀳􀀗􀁋􀀷􀀔􀀹􀁋􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋􀁃􀀳􀁋􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋􀀖􀀵􀀲􀀷􀀵􀀽􀀘􀁋􀀗􀀂􀀔􀀾􀀵􀀲􀀙􀀽􀁋􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀁋􀀙􀀾􀁋􀀘􀁇􀀙􀀳􀀾􀁃􀀙􀀰􀀰􀀙􀀲􀀙􀀳􀀾􀁋 􀀗􀀂􀀔􀀾􀀵􀀲􀀙􀀽􀁋 􀀳􀀵􀀳􀁋 􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀀃􀁋 􀀰􀀙􀀽􀁋 􀀔􀀾􀀵􀀲􀀙􀀽􀁋 􀀘􀀾􀀔􀀳􀀾􀁋􀀰􀀪􀀘􀀽􀁋􀀙􀀳􀁁􀀙􀁋 􀀙􀁃􀁉􀁋 􀀷􀀔􀀹􀁋 􀀗􀀙􀀽􀁋􀀰􀀪􀀔􀀪􀀽􀀵􀀳􀀽􀁋 􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀀆􀁋 􀀊􀀌􀁋 􀀑􀀳􀁋􀀧􀀘􀀳􀀘􀀹􀀔􀀰􀀃􀁋􀁃􀀳􀁋􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋􀀖􀀵􀀲􀀷􀀹􀀙􀀳􀀗􀁋􀀔􀁃􀁋􀀲􀀵􀀪􀀳􀀽􀁋􀀌􀀈􀀁􀁋􀀔􀀾􀀵􀀲􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋􀀗􀀙􀁋􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀆􀁋 􀀐􀀔􀀳􀀽􀁋 􀁄􀀳􀁋 􀀲􀀵􀀗􀀙􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀹􀀘􀀔􀀰􀀪􀀽􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀀃􀁋 􀀰􀀙􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁄􀁋 􀀖􀀵􀀲􀀷􀀹􀀙􀀳􀀗􀁋 􀁃􀀳􀀙􀁋 􀀷􀀔􀀹􀀾􀀪􀀙􀁋 􀀳􀀵􀀳􀁋 􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋 􀀙􀀳􀁋 􀀷􀀹􀀵􀀷􀀵􀀹􀁀􀀪􀀵􀀳􀁋 􀁇􀀵􀀰􀁃􀀲􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋 􀀪􀀳􀀞􀀘􀀹􀀪􀀙􀁄􀀼􀀙􀁋 􀀵􀁃􀁋 􀀘􀀧􀀔􀀰􀀙􀁋 􀀁􀀂􀀌􀀈􀁋 􀀁􀀇􀁋 􀀒􀀙􀀽􀁋 􀀗􀀙􀁃􀁉􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀗􀀹􀀙􀀽􀁋􀀅 􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋 􀀙􀀾􀁋 􀀳􀀵􀀳􀁋 􀀲􀀔􀀧􀀴􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋 􀀅 􀀷􀀙􀁃􀁇􀀙􀀳􀀾􀁋 􀀜􀀾􀀹􀀙􀁋 􀀖􀀵􀀄􀀲􀀔􀀰􀀔􀁉􀀘􀀙􀀽􀁋 􀀔􀁃􀁋 􀀷􀀹􀀘􀀔􀀰􀀔􀀕􀀰􀀙􀁋 􀀷􀀵􀁄􀀹􀁋 􀀸􀁃􀀙􀁋 􀀰􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀗􀀹􀀙􀀽􀁋 􀀋􀀈􀁋 􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀁋 􀀷􀁃􀀪􀀽􀀽􀀙􀀳􀀾􀁋 􀀙􀀳􀀾􀀹􀀔􀀬􀀳􀀙􀀹􀁋 􀀰􀀙􀀽􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀗􀀹􀀙􀀽􀁋 􀀳􀀵􀀳􀁋 􀀲􀀔􀀨􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀁋 􀀙􀀳􀁋 􀀷􀀹􀀘􀀽􀀙􀀳􀀖􀀙􀁋 􀀗􀁃􀁋 􀀖􀀩􀀔􀀲􀀷􀁋 􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀀇􀁋 􀀒􀀔􀁋 􀀷􀀔􀀹􀀾􀀪􀀙􀁋􀀲􀀔􀀧􀀴􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋􀀙􀀽􀀾􀁋 􀀔􀀰􀀵􀀹􀀽􀁋 􀀽􀁃􀀝􀀣􀀽􀀔􀀳􀀾􀀙􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀹􀁋􀀵􀀕􀀾􀀙􀀳􀀮􀀹􀁋 􀁃􀀳􀁋 􀀔􀀰􀀪􀀧􀀳􀀙􀀲􀀙􀀳􀀾􀁋􀀗􀀙􀁋 􀀰􀀔􀁋 􀀷􀀵􀁃􀀗􀀹􀀙􀁋􀀗􀀙􀁇􀀔􀀳􀀾􀁋􀀜􀀾􀀹􀀙􀁋􀀦􀀪􀀾􀀾􀀘􀀙􀁋􀀽􀀙􀀰􀀵􀀳􀁋􀀗􀀙􀀽􀁋􀀰􀀪􀀧􀀳􀀙􀀽􀁋􀀗􀀙􀁋􀀖􀀩􀀔􀀲􀀷􀀽􀁋􀀲􀀔􀀧􀀳􀀘􀀾􀀪􀀸􀁃􀀙􀀽􀀆􀁋 Sommaire 􀀉􀀌􀁋 􀀐􀀔􀀳􀀽􀁋 􀁃􀀳􀁋 􀀲􀀵􀀗􀀙􀁋 􀀗􀀙􀁋 􀀹􀀘􀀔􀀰􀀪􀀽􀀔􀀾􀀪􀀵􀀳􀀃􀁋 􀀰􀀙􀁋 􀀲􀀔􀀾􀀘􀀹􀀪􀀔􀁃􀁋 􀀲􀀘􀀾􀀔􀀰􀀰􀀪􀀸􀁃􀀙􀁋 􀀍􀀫􀀾􀀾􀀘􀁋 􀀷􀀹􀀘􀀽􀀙􀀳􀀾􀀔􀀳􀀾􀁋 􀁃􀀳􀀙􀁋 􀀽􀀾􀀹􀁃􀀖􀁂􀀹􀀙􀁋 6 Dans un mode de realisation, la partie non magnetique comprend au moins un parmi : aluminium, niobium, titane, chrome, molybdene, manganese, magnesium. Le titane et le niobium sont bio-compatibles done les materiaux obtenus peuvent etre utilises pour 5 fabriquer des protheses medicales. Les poudres peuvent etre melangees independamment de leurs masses volumiques par co-broyage.

Dans un mode de realisation, la partie magnetique est ferromagnetique. 10 Dans un mode de realisation, la partie magnetique comprend au mo ins un parmi : fer, nickel, cobalt, alliage ferromagnetique, notamment acier ferromagnetique.

Dans un mode de realisation, la partie magnetique comprend du nickel. 15 Dans un mode de realisation, le materiau comprend une partie ferrimagnetique en proportion volumique inferieure ou egale a 50 %.

Dans un mode de realisation, la partie magnetique comprend au moms un parm1 : samarium-cobalt, neodyme-fer-bore.

Dans un mode de realisation, les pores presentent un rapport d'aspect superieur a 5.

Dans un mode de realisation, le procede de fabrication d'un materiau metallique fritte comprend: 25 a. melanger une poudre dont au moins une partie est magnetique avec un solvant et verser le tout dans un moule, b. appliquer un champ magnetique au melange, le champ magnetique etant parallele a+/- 10° pres aux lignes de champ de gravitation pour faire passer dans le melange moule des lignes de champ magnetique provoquant le deplacement de la poudre jusqu'a affleurer une surface superieure du melange, c. figer la structure en solidifiant la solution, d. sublimer la solution solidifiee, e. faire un traitement thermique de la piece. 7 Ainsi, la poudre est orientee par le champ magnetique et va s'aligner selon les lignes de champ. L'ensemble est refroidi tout en conservant le champ magnetique jusqu'a ce que la structure soit figee par la solidification du solvant. Ainsi, on beneficie d'etapes simples ne necessitant pas d'equipements couteux et permettant d'elaborer des pieces 5 dont la structure inteme est composee de lamelles presentant des porosites orientees dans le sens du champ magnetique, d'une taille de l'ordre de la dizaine de microns. En effet, sous l'action de l'aimant, les grains de poudre se comportent comme desdip6les magnetiques et s'alignent sur les lignes de champs. Les grains de poudre forment des zones ou les lamelles ont la meme orientation correspondant au champ magnetique 10 local. Ces lamelles ont toutes une orientation preferentielle selon l'axe nord-sud de l'aimant et leur desorientation apporte une tenue mecanique a l'ensemble.

Le champ magnetique peut etre obtenu par un aimant ou par une bobine. Le champ magnetique est alors facilement reglable par l'intensite electrique parcourant la bobine 15 et le materiau obtenu est encore plus homogene qu'avec un aimant puisque les lignes de champ presentent un meilleur parallelisme.

On s'affranchit ainsi d'une etape de solidification unidirectionnelle puisque l'orientation des pores est due a la presence du champ magnetique. Le solvant est un moyen de figer 20 la structure. Les defauts lies a la solidification directionnelle sont evites. Par exemple, dans les pieces conventionnelles, la premiere zone de solidification equiaxe forme une couche qui bouche les porosites orientees sur une surface et altere des proprietes de permeabilite. Or il est tres difficile de reprendre un materiau poreux sans en boucher les pores. On s'affranchit egalement des defauts lies a une croissance de bras secondaires 25 parallelement au front de solidification susceptible de creer des fissures dans les lamelles.

Enfin, on evite l'inhomogeneite de la taille des pores le long de l'epaisseur de la piece due a la faible conductivite thermique de la glace qui cree un gradient de vitesse de 30 solidification. En liberant l'orientation des pores de la direction de solidification directionnelle, on obtient un materiau a porosites orientees de fa9on homogene dans la piece. 8 Dans un mode de realisation, la partie magnetique presente une granulometrie superieure a 1 μm. 5 Dans un mode de realisation, la poudre presente une granulometrie superieure a 1 μm.

Dans un mode de realisation, le melange de poudre et de solvant comprend en outre un liant, le liant etant elimine au frittage ou lors d'une etape de deliantage. On entend par deliantage une etape de retrait du liant. Le deliantage peut comprendre un palier a basse 10 temperature d'environ 300-400°C eliminant le liant. Une telle temperature nettement inferieure a la temperature du frittage permet d'eviter la pollution chimique par des residus carbones lors du frittage a haute temperature de la piece. La proportion de liant par rapport au solvant est preferablement comprise entre 1 et 5 % en masse. 15 Preferablement, la proportion de liant par rapport au solvant est comprise entre 1,5 et 4 % en masse. Le solvant est un moyen de figer la structure dans le champ magnetique grace au liant avant le frittage de la piece.

Dans un mode de realisation, le solvant est choisi parmi: eau, camphene, TBA (alcool 20 butylique tertiaire ).

Dans un mode de realisation, le solvant presente une viscosite dynamique comprise entrel et 2 . 10-3Pa.smesuree par un viscosimetre tel qu'un viscosimetre Brookfield selon ISO 2555 et ASTM D2196.

Dans un mode de realisation, le champ magnetique est determine de maniere que, la poudre etant constituee de grains, les grains s'aimantent et s'orientent dans le sens du champ tout en restant dans le melange. Le champ magnetique est genere par un aimant permanent ou une bobine. 9 Dans un mode de realisation, le champ magnetique est inferieur a 30mT, de preference inferieur a 20 mT, plus preferentiellement compris entre 0, 5 et 3 mT pour de la poudre de nickel. 5 Dans un mode de realisation, le solvant est sublime par lyophilisation ou pompage a vide a basse temperature en-dessous du point triple du solvant.

Dans un mode de realisation, la poudre presente un diametre granulaire moyen compris entre 0,5 et 50 microns.

Dans un mode de realisation, la poudre presente un diametre granulaire inferieur a une valeur situee dans la plage de 2 a 100 microns.

Dans un mode de realisation, le frittage est effectue sous gaz inerte sous une pression de 15 0-0,25 bars pendant une duree comprise entre 30 et 180 minutes, a une temperature inferieure a 2/3 de la temperature de fusion du metal exprimee en kelvin.

Dans un mode de realisation, la duree de frittage est comprise entre 40 et 90 minutes.

Dans un mode de realisation, la temperature de frittage est inferieure a 2/3 de la 20 temperature de fusion du metal ayant le point de fusion le plus bas.

Dans un mode de realisation, la temperature de frittage est inferieure a 2/3 de la temperature de fusion du metal exprime en kelvin, diminuee de 100 K. 25 Dans un mode de realisation, la temperature de frittage est inferieure a 2/3 de la temperature de fusion du metal ayant le point de fusion le plus bas, exprimee en kelvin, diminuee de 100 K.

Dans un mode de realisation, le frittage est effectue avec une rampe de temperature 30 inferieure OU egale a 20 K par minute, preferablement inferieure OU egale a 10 K par minute.

Dans un mode de réalisation, le frittage est suivi du dépôt d'un autre matériau en surface. L'autre matériau peut être déposé par cémentation, CVD, PVD, dépôt électrochimique ou électrolytique, imprégnation de poudre. 5 Dans un mode de réalisation, le mélange est coulé dans un matériau architecturé, obtenu par exemple par fabrication additive, ledit matériau architecturé apportant de la tenue mécanique au matériau poreux après frittage. Ledit matériau architecture peut consister en une structure porteuse en métal dense par opposition au métal fritte. Ledit matériau architecturé peut consister en une grille 3D rigide. Ledit matériau architecturé peut 10 consister en un ensemble de poteaux et de poutres, par exemple venu de fonderie. Le mélange vient autour du matériau architecturé et bénéficie de sa résistance mécanique tout en offrant ses propriétés intrinsèques.

Dans un mode de réalisation, la densité de la partie ferromagnétique est supérieure à la 15 densité du titane.

Dans un mode de réalisation, le matériau métallique fritté présente une structure lamellaire et comprenant au moins une partie magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique capable d’aligner une poudre à fritter selon des lignes de champ 20 magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, ledit matériau comprenant des porosités orientées débouchantes de dimension comprise entre 1 et 100 μm, ledit matériau présentant une densité variant de moins de 20% d'un échantillon de 1 cm3 à l'autre pris dans une pièce monobloc réalisée dans ledit matériau. 25 Dans un mode de réalization, le procédé de fabrication d'un matériau métallique fritté comprend : - Fournir un mélange de poudre métallique et de solvant, la poudre comprenant une partie magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, capable d’aligner une poudre à fritter selon des lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique ; - Couler le mélange dans un moule ; - Appliquer un champ magnétique 30 ferromagnétique ou ferrimagnétique, parallèle à +/- 10° près aux lignes de champ de gravitation pour faire passer dans le mélange moulé des lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, provoquant le déplacement de la poudre jusqu'a affleurer une surface supérieure du mélange ; - Refroidir le mélange moulé à une température inférieure à la température de solidification du solvant ; - Sublimer le solvant solidifié ; - Fritter la poudre pour obtenir le matériau métallique fritté, les pores du matériau étant alignés sur les lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, 5 débouchant et de dimension comprise entre 1 et 100 μm, le matériau métallique fritté présentant une densité variant de moins de 20% d'un échantillon de 1 cm3 à l'autre pris dans une pièce monobloc réalisée dans ledit matériau.

Brève description des figures 10 La présente invention sera mieux comprise à la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés : - les figures l à 4 sont des extraits de coupe d'échantillons de matériaux pris au microscope optique, 15 - la figure 5 montre un extraits de montage pour le procédé, et - la figure 6est une micrographie optique de matériau architecturé entouré de matériau métallique fritté.

Description détaillée de réalisations Les matériaux métalliques à porosité orientée sont intéressants dans de nombreuses applications telles que la filtration ou la diffusion d'espèces chimiques. Les micropores peuvent également être efficacement infiltrés par un liquide, par exemple du lubrifiant dans des pièces dont on veut retarder l'usure mécanique. La grande surface 2 5 spécifique des matériaux à porosités orientées en fait également de très bons choix pour des électrodes poreuses ou pour des applications de catalyse. Ces matériaux sont de très bons absorbeurs d’énergie thermique, mécanique ou électromagnétique ce qui les rend 10a 11 totalement interessants pour des applications d' echangeur de chaleur, de protection contre les impacts ou les ondes de chocs, de boucliers pour les installations electriques contre les interferences dues a un rayonnement parasite, etc. 5 Par ailleurs, des materiaux a porosite contr6lee, judicieusement dimensionnes, peuvent reproduire de fa9on precise la morphologie anisotropique des os et done leurs proprietes mecaniques. Il deviendrait possible d'ameliorer la qualite et la duree de vie des protheses biomedicales ainsi que leur osteo-integration. 10 Les phenomenes en jeu dans l'invention peuvent etre expliques dans un cas simplifie bidimensionnel ou le champ magnetique applique est unidirectionnel, dans la direction verticale et ou la poudre est spherique.

La poudre est immergee dans le solvant : chaque particule est soumise a la gravite qui 15 tend a la faire sedimenter ainsi qu' a la poussee d 'Archimede qui tend a le faire flotter.

La densite et la taille des grains de poudre metalliques et eventuellement non metalliques sont tels que la gravite l'emporte sur la poussee d' Archimede et la poudre coule au fond du moule. _, 20 On applique un champ magnetique B a l' ensemble. Si ce champ est suffisamment important, progressivement chaque grain de poudre magnetique s'aimante dans la direction du champ magnetique B. Chaque grain de poudre magnetique se comporte localement comme un petit aimant. Par l'action de forces de repulsion et d'attraction magnetiques, les grains de poudre vont creer des chaines dans le sens du champ 25 magnetique B. Ce mouvement va etre grandement facilite par la poussee d' Archimede exercee par le solvant.

Ces chapelets de grains de poudre vont monter jusqu'a l'interface solvant/air. La force engendree par le champ magnetique B tend a prolonger l'alignement des structures au- 30 dela de cette interface en faisant sortir les grains de poudre du solvant. Cependant, cette traversee de l'interface couterait de l'energie: 12 l'absence de poussee d' Archimede rend le mouvement des grams de poudre beaucoup plus difficile dans l'air, la tension de surface air/eau tend a empecher la traversee des grains de poudre.

On a done un antagonisme entre : les forces visant a faire traverser l'interface : la force attractive de l'aimant et les forces repulsives entre chapelets de poudre voisins, les forces visant a confiner la poudre sous l'interface solvant/air citees precedemment. 10 On applique un champ magnetique B dans une fourchette precise pour creer le materiau final : suffisamment fort pour aimanter la poudre et creer l'alignement des particules, mais sans depasser la valeur pour laquelle la poudre traverse l'interface.

Afin d'obtenir le materiau final, le solvant est ensuite solidifie puis sublime, et la piece 15 est frittee a haute temperature.

Dans un systeme reel en trois dimensions, on obtient des lamelles de poudre et non des colonnes. Ceci s'explique par les forces repulsives et attractives qui tendraient a former des structures bidimensionnelles. Si les lignes de champ magnetique ne sont pas 20 paralleles dans l'espace considere, comme c'est le cas si on utilise un aimant classique, on observe des zones ou les lamelles ont la meme orientation correspondant au champ magnetique local. Ces lamelles ont toutes une orientation preferentielle selon l'axe principal de l'aimant. Leur desorientation apporte une tenue mecanique a l'ensemble.

En effet, si toutes les lamelles de l'echantillon etaient parfaitement paralleles, 25 l' ensemble serait extremement fragile lorsque sollicite perpendiculairement aux lamelles. La desorientation partielle des lamelles ameliore la tenue aux sollicitations transversales.

L'interface solvant/air confine la poudre. Le volume de la piece finale est done 30 facilement contr6lable puisqu'il est egal au volume de solvant. Cela permet aussi de faire varier precisement la porosite de la piece. Tous parametres egaux par ailleurs, s'il 13 y a plus de solvant, l'espace entre les chaines de poudre sera plus grand et la piece finale sera done plus poreuse.

La microstructure est composee de lamelles presentant des porosites ouvertes orientees 5 dans le sens du champ magnetique, d'une taille de l'ordre de la dizaine de microns. Le choix des parametres permet des dimensions de pores entre 1 et 100 μm et une homogeneite du materiau obtenu telle que la densite varie de moins de 20% d'un echantillon de 1 cm3 a l'autre pris dans une piece monobloc realisee dans ledit materiau, notamment une piece de volume de 4 cm3 .

Une partie non magnetique est possible en proportion volumique inferieure ou egale a 50%. La partie non magnetique comprend au moins un parmi: aluminium, niobium, titane, chrome, molybdene, manganese, magnesium. 15 Une partie ferrimagnetique est egalement possible en proportion volumique inferieure OU egale a 50%.

Dans le cas general, la partie magnetique est ferromagnetique et comprend au moins un parmi : fer, nickel, cobalt, alliage ferromagnetique, notamment acier ferromagnetique.

Dans un premier essai, a ete fabrique un pion cylindrique de nickel a porosites orientees. Une solution aqueuse contenant 3 % massique de liant organique, ici de l'alcool polyvinylique (PVA), est preparee. Puis 7,5g de poudre de nickel pur, d'un diametre inferieur a 3 μm, sont melanges a 4 ml de solution aqueuse. L 'ensemble est 25 verse dans un plot en Teflon de 3 cm de diametre reposant sur une plaque metallique puis un aimant en ferrite est place quelques centimetres au-dessus du plot a l'aide d'une barrette amagnetique fixee sur des supports lateraux, voir figure 5. Le champ mo yen au niveau de la solution aqueuse chargee de poudre de nickel est de l'ordre de 2mT.

L 'aimant est de forme allongee et dispose de fa9on a avoir des lignes de champ 30 perpendiculaires a la surface du solvant. Les lignes de champ sont verticales pour une partie de la solution et arrondies pour d'autres parties de la solution. L'ensemble du montage est alors place dans une enceinte de refroidissement reglee a une temperature 14 inferieure a la temperature de solidification de la solution aqueuse, par exemple - l 8°C, jusqu'a solidification complete de l'eau.

On preleve ensuite la solution solidifiee ainsi que la plaque metallique la supportant et 5 on la monte sur une plaque refrigerante reglee a - 10°C. La plaque est ensuite recouverte d'un couvercle adapte scelle, et reliee a une pompe a vide. La pompe a vide permet d'atteindre un vide de l'ordre de quelques dixiemes de Pascal. La pression est contr6lee par un capteur depression. Au bout de 16h, l'eau est integralement sublimee.

En outre, un piege a azote liquide permet de recondenser la vapeur d'eau afin de 10 proteger la pompe.

Une fois la sublimation de l' eau realisee, on dispose d'une piece a vert avec des grains de poudre orientes dont la tenue est assuree temporairement par le liant. 15 La piece a vert est soumise a un traitement thermique de 60 minutes a 900°C sous flux d'argon pour obtenir la piece frittee finale qui presente un diametre de 2,5 cm soit un retrait de 17 %. La pression est de 0,25 bar. La montee en temperature est de 10 Kl minute. La descente en temperature est de 10 K/minute. 20 Il a ete constate que la surface libre obtenue est relativement rugueuse. Pour obtenir des surfaces planes et paralleles, les deux faces d' extremite peuvent etre polies. Ceci cree une couche dense superficielle. La couche superficielle peut etre eliminee en plongeant la piece dans une solution d'acide nitrique dilue a 50 %. Cette etape peut egalement etre evitee en utilisant un moule pour lequel la surface libre ne correspond pas a une surface 25 d'interet. La piece frittee presente des lamelles de nickel entremelees avec une taille de pore moyen de 50 μm. Les pores sont debouchants. La permeabilite de Darcy de l'echantillon est de 10-12 m2 . Le traitement thermique a une influence sur la densite des lamelles et sur le retrait. L 'alignement des pores sur les lignes de champ magnetique est conserve. La densite est homogene.

Par ailleurs, la demanderesse a fabrique d'autres echantillons selon le tableau ci-dessous avec de la poudre de nickel pur de diametre moyen 3 μm : No Masse Volume % en Duree de la Duree Rampe de Temperature Porosite de de la masse congelation du montee et du frittage de la poudre solution de (jours) frittage descente du (QC) piece (g) (ml) PVA (h) four(°C/min) (%) 1 7,5 4 2 2 1 10 900 72 2 7,5 3 2 2 1 10 900 64 3 7,5 5 2 2 1 10 900 74 4 7,5 5,5 3 2 1 10 900 75 La figure 1 montre un aspect de l'echantillon n° 1 avec une zone inferieure 1 presentant zone legerement moins poreuse sur une faible hauteur de quelques % de la hauteur de 5 l'echantillon.

La zone d'interet 3 presente une orientation des lamelles de nickel bien parallele a l'axe nord/sud de l'aimant. Les lamelles sont done relativement proches de la verticale a proximite de la zone peripherique 2 et de plus en plus inclinees en se rapprochant de la 10 zone centrale 4 situee sous l' aimant. La zone centrale 4 presente une partie avec des heterogeneites. L'espace inter-lamellaire moyen est de 18,2 μm +/- 2. Le taux de porosite est eleve a 72 %.

De l'observation de la figure 1, la Demanderesse deduit l'interet de mettre en amvre un 15 champ magnetique a lignes de champ paralleles sur toute la zone de l'echantillon, par exemple au moyen d'un montage d'aimants ou d'une bobine electromagnetique. La sedimentation presente en zone inf erieure 1 peut egalement au besoin etre diminuee par la mise en amvre d'une sonotrode ou d'un bain a ultrason. 20 L'echantillon n°2 illustre en figure 2 presente une zone 11 a porosites orientees dans un plan perpendiculaire au plan d'observation. Cette zone a manque de solvant limitant l'aptitude a l'orientation selon les lignes de champ. L'echantillon presente une zone d'interet 12 a porosites orientees de maniere relativement parallele. L'effet de sedimentation en zone inferieure est plus faible que sur l'echantillon 1. Les lamelles 16 sont serrees et la densite obtenue elevee ce qui correspond a une porosite plus faible que pour l'echantillon n°1. L'effet de la diminution de la quantite de solution entre l'echantillon n°1 et l'echantillon n°2 est de presenter des espaces inter-lamellaires plus petits. L'espace inter-lamellaire moyen est de 10 μm +/-6. Le taux de porosite est eleve 5 a 64 %.

L'echantillon n°3 presente un aspect plus proche de l'echantillon n°1 avec une zone inferieure 1 presentant une legere sedimentation de la poudre anterieure a la sublimation, une zone centrale 4 presentant des porosites paralleles par zones L 'espace 10 inter-lamellaire moyen est de 31 μm +/-4. Le taux de porosite est eleve a 74 %.

L'echantillon presente des asperites.

La porosite est plus elevee que pour les echantillons n°1 et n°2. On observe la presence de zones 3 et 4 ou les lamelles sont paralleles entre elles.

Dans le mode de realisation de la figure 4, la sedimentation en bas de l' echantillon est faible. L'espace inter-lamellaire est plus grand que pour l'echantillon n°3. Les porosites sont orientees quasiment verticalement. Des asperites de surface sont presentes.

L'espace inter-lamellaire moyen est de 41μm+/-7. Le taux de porosite est tres eleve a 20 75 %.

La compara1son entre les echantillons n°1 a n°4 permet d'etudier l'influence du parametre de volume de la solution. Une augmentation du volume de la solution se traduit par une augmentation du taux de porosite et une augmentation de l'espace inter- 25 lamellaire.

Enfin, il est preferable d'appliquer le champ magnetique avant la mise en place dans l' enceinte de refroidissement afin de permettre aux poudres de se placer selon les lignes de champ magnetique avant la solidification de la solution.

Sur la figure 6 a ete illustre un exemple de materiau metallique fritte forme autour d'une structure metallique de densite nominale. On entend ici par densite nominale la densite 17 d'un metal ou alliage metallique massif microscopiquement, par exemple coule ou usine. La structure metallique est ici une grille a maille carree entoure d'un anneau. La structure metallique presente des proprietes mecaniques superieures aux proprietes mecaniques du materiau metallique fritte. La structure metallique est obtenue par coulee 5 ou par fabrication additive. Le materiau metallique fritte remplit les trous carres de la grille.En pratique, on prevoit soit de conserver libre la surface superieure de la grille, soit de la recouvrir par le materiau metallique fritte. Le materiau metallique fritte est obtenu en mettant en amvre 7,5 g de poudre de Ni, 5 ml de solution, 2% de PVA avec un frittage de 1 heure a 900°C, les autres parametres etant identiques a ceux de l'essai 10 n°3. L'espace interlamellaire obtenu est de 37μm +/- 2. Le materiau metallique fritte est compatible avec une structure mecaniquement resistante.

Claims (25)

18 REVENDICATIONS 1. Matériau métallique fritté présentant une structure lamellaire et comprenant au moins une partie magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique capable d’aligner une poudre à fritter selon des lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, ledit matériau comprenant des porosités orientées débouchantes de dimension comprise entre 1 et 100 μm, ledit matériau présentant une densité variant de moins de 20% d'un échantillon de 1 cm3 à l'autre pris dans une pièce monobloc réalisée dans ledit matériau.

2. Matériau selon la revendication 1, comprenant au moins une partie non magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique en proportion volumique inférieure ou égale à 50%.

3. Matériau selon la revendication 2, comprenant une partie ferrimagnétique en proportion volumique inférieure ou égale à 50%.

4. Matériau selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la partie non magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique comprend au moins un parmi : aluminium, niobium, titane, chrome, molybdène, manganèse, magnésium.

5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la partie magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique est ferromagnétique et comprend au moins un parmi : fer, nickel, cobalt, alliage ferromagnétique, notamment acier ferromagnétique.

6. Procédé de fabrication d'un matériau métallique fritté comprenant : - Fournir un mélange de poudre métallique et de solvant, la poudre comprenant une partie magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, capable d’aligner une poudre à fritter selon des lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, - Couler le mélange dans un moule, - Appliquer un champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, parallèle à +/- 10° près aux lignes de champ de gravitation pour faire passer dans le mélange moulé des lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, provoquant le déplacement de la poudre jusqu'a affleurer une surface supérieure du mélange, - Refroidir le mélange moulé à une température inférieure à la température de solidification du solvant, - Sublimer le solvant solidifié, - Fritter la poudre pour obtenir le matériau métallique fritté, les pores du matériau étant alignés sur les lignes de champ magnétique - ferromagnétique ou ferrimagnétique, débouchant et de dimension comprise entre 1 et 100 μm, le matériau métallique fritté présentant une densité variant de moins de 20% d'un échantillon de 1 cm3 à l'autre pris dans une pièce monobloc réalisée dans ledit matériau.

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le mélange de poudre et de solvant comprend en outre un liant, le liant étant éliminé au frittage.

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le liant est de l'alcool polyvinylique.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la proportion de liant par rapport au solvant est comprise entre 1 et 5% en masse.

10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la proportion de liant par rapport au solvant est comprise entre 1,5 et 4% en masse.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel le solvant est choisi parmi: eau, Camphène, TBA (Alcool Butylique Tertiaire ou Méthyl-2 propanol- 2).

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, dans lequel le champ magnétique est déterminé de manière que, la poudre étant constituée de grains, les grains s'aimantent et s'orientent dans le sens du champ tout en restant dans le mélange, le champ magnétique étant généré par un aimant permanent ou une bobine.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, dans lequel le champ magnétique est inférieur à 30 mT.

14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le champ magnétique est inférieur à 20 mT.

15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le champ magnétique pour de la poudre de nickel est compris entre 0,5 et 3 mT.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 15, dans lequel le solvant est sublimé par lyophilisation ou pompage à vide à basse température en dessous du point triple du solvant.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 16, dans lequel la poudre présente un diamètre granulaire moyen compris entre 0,5 et 50 μm et/ou la poudre présente un diamètre granulaire inférieur à une valeur située dans la plage de 2 et 100 μm.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 17, dans lequel le frittage est effectué sous gaz inerte sous une pression de 0 à 0,25 bar pendant une durée comprise entre 30 et 180 minutes, à une température inférieure à 2/3 de la température de fusion du métal - le cas échéant du métal ayant le point de fusion le plus bas - exprimée en Kelvin.

19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le frittage est effectué pendant une durée comprise entre 40 et 90 minutes.

20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel le frittage est effectué à une température inférieure à 2/3 de la température de fusion du métal - le cas échéant du métal ayant le point de fusion le plus bas - exprimée en Kelvin, diminuée de 100 K.

21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 20, dans lequel le frittage est effectué avec une rampe de montée et descente en température inférieure ou égale à 20 K/minute.

22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel le frittage est effectué avec une rampe de montée et descente en température inférieure ou égale à 10 K/minute.

23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 22, dans lequel le frittage est suivi par un dépôt d'un autre matériau en surface, par cémentation, CVD, PVD, dépôt électrochimique ou électrolytique, imprégnation de poudre.

24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 23, dans lequel le mélange est coulé dans une structure architecturée pour apporter de la tenue mécanique.

25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel la structure architecturée est obtenue par fabrication additive ou par fonderie.