Propriétés thermomécaniques de cermets à base de ferrite spinelle : influence de l'oxydation

• Main Author: Huchet, Guillaume
• Language: FRE
• Published: École Nationale Supérieure des Mines de Paris 2010
• Subjects: [SPI:MECA] Engineering Sciences/Mechanics; anode inerte; cermet; modélisation par éléments finis; oxydation; procédé d'électrolyse de l'aluminium; propriétés thermomécaniques
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00489811; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/48/98/11/PDF/Huchet.pdf

Afin de remplacer les électrodes de carbone consommables dans le procédé d'électrolyse Hall-Héroult, le développement d'anodes inertes résistantes à l'oxydation est un défi technique pour les principaux leaders de la production d'aluminium. Certaines recherches actuelles se focalisent sur des cermets prometteurs et originaux constitués d'une matrice céramique biphasée et de particules métalliques dispersées, ayant une conductivité électrique et une résistance à la corrosion suffisantes à haute température. Jusqu'à présent, les études n'ont pas réellement pris en compte l'aspect thermomécanique qui est d'une importance primordiale pour les céramiques, en raison de leur comportement fragile et de leur sensibilité aux chocs thermiques. Supervisé par le groupe Rio Tinto Alcan et son Centre de recherche de Voreppe, le travail de thèse est axé sur le développement d'outils numériques intégrant le comportement mécanique du matériau pour le calcul des probabilités de rupture d'anodes. Le travail se base sur une étude expérimentale des propriétés mécaniques de la température ambiante à la température de l'électrolyse : paramètres statistiques de Weibull, module d'élasticité, conductivité thermique, coefficient de dilatation thermique, résistance au fluage... Les calculs par éléments finis tiennent également compte de l'oxydation progressive du matériau et des chargements thermomécaniques induits par l'environnement.