Etude de la texture cristalline de pièces de PTFE - Pimm

Etude de la texture cristalline de pièces de PTFE
Ce stage a pour objet l’étude de la microstructure de pièce de PTFE et son évolution au cours du
procédé de fabrication de pièces de PTFE. Le PTFE est utilisé dans de nombreuses applications, de
l’automobile à l’architecture en passant par les applications domestiques. Il se distingue par ses
nombreux atouts : faible coefficient de frottement, stabilité des propriétés sur une large gamme de
température, haute résistance à la corrosion, bonne isolation électrique.
L’originalité du procédé de fabrication vient du fait que ce polymère semi-cristallin est doté d’une
forte viscosité à température de fusion, ne permettant pas sa mise en forme par les procédés
classiquement employés pour les polymères. Il peut être mis en forme par une compaction de poudre
à température ambiante suivie d'un traitement thermique, le frittage. Cette deuxième étape, où le
matériau est chauffé à haute température autour de la température de fusion, et refroidi après un
maintien à température maximale, est le siège de différents mécanismes : dilatation thermique, fusion
de la phase cristalline, fermeture des porosités résiduelles, recristallisation pendant la phase de
refroidissement de la pièce. Ces différents phénomènes induisent de grandes déformations
anisotropes, dépendantes de la première étape de compaction et pouvant conduire à l’apparition de
défauts comme une inhomogénéité des propriétés finales du produit ou une fissuration de la pièce.
L’orientation cristalline du matériau est fortement influencée par l’étape de compaction et cette texture
persiste après frittage. L’analyse de la microstructure du matériau et son évolution au cours du procédé
est nécessaire pour prédire les propriétés finales des pièces.
L’objectif du stage sera donc de caractériser expérimentalement la structure cristalline de pièces
de PTFE compactées ou frittées. Ces observations pourront être faites par DRX et/ou AFM à
température ambiante et haute température. Le protocole expérimental devra être mis en place,
notamment la préparation des échantillons pour observation en transmission et observation des
surfaces internes.
Ce travail sera mené dans le cadre d'un partenariat entre Saint-Gobain (SGR), et deux laboratoires
universitaires, le LMT Cachan (ENS Cachan) et le PIMM (Arts et Métiers ParisTech) et pourra être suivi
d’une thèse de doctorat.
Des compétences à la fois en expérimentation et en modélisation sont désirées. Une formation en
mécanique des matériaux et/ou en physico chimie des polymères est nécessaire. La maîtrise de
l’anglais est souhaitée.
Référence bibliographique
[1] C. Frédy. Modeling of the mechanical behavior of PolyTetraFluoroEthylene (PTFE) compounds
during their compaction at room temperature. 2015. PhD study.
Tuteurs du stage :
Gilles REGNIER, Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM), Arts et Métiers ParisTech,
151 boulevard de l’Hôpital 75013 Paris
Tél. : 01 44 24 63 05 ; Courriel : [email protected]
Web : http://pimm.paris.ensam.fr/
Nicolas SCHMITT, Laboratoire de Mécanique et Technologie (LMT), ENS de Cachan, 61 avenue du
président Wilson 94235 Cachan Cedex
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Tél. : 06 63 74 41 18, Courriel : [email protected]
Web : http://www.lmt.ens-cachan.fr/
Carole FREDY, Saint-Gobain Recherche, 39 qui Lucien Lefranc 93303 Aubervilliers Cedex
Tél. : 01 48 39 55 27 ; Courriel : [email protected]
www.saint-gobain-recherche.fr
Lieu du stage : Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux, Arts et Métiers
ParisTech,
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