Présentation Projet PRISTIMAT2 -S. Hocquet

Union Européenne - Fonds Européen de Développement Régional

Europese Unie - Europees FondsVoorRegionale Ontwikkeling

Interreg efface les frontièresInterreg doet grenzen vervagen

Projet PRISTIMAT²

Partenariat en Recherches, Innovations et Supports Techniques Interrégionaux en

MATériaux et ThermiqueS. Hocquet (CRIBC – Mons)

Les partenairesLe projet PRISTIMAT2 (Partenariat en Recherches, Innovations et Supports Techniques Interrégionaux en MATériaux et Thermique ) associe 5 opérateurs partenaires :

• CRIBC (membre de EMRA) : Wallonie, Mons (BE)• SIRRIS : Wallonie, Gosselies (BE)• UVHC (LMCPA) : Nord-Pas-de-Calais, Maubeuge et Valenciennes (FR)• UPJV – IUT de l’Aisne (LTI) : Picardie, Saint Quentin (FR)• CREPIM : Nord-Pas-de-Calais, Bruay-la-Bruissière (FR)

et 2 opérateurs associés :• INISMa : Wallonie, Mons (BE)• CRITT MDTS : Champagne-Ardennes, Charleville-Mézières (FR)

Les partenaires

Historique1) STIMAT : Support Technologique Interrégional en MATériaux

avancés (Programmation Interreg III) – 2002-20072) PRISTIMAT : Partenariat en Recherches, Innovations et Supports

Techniques Interrégionaux en MATériaux et Thermique (Programmation Interreg IV) – 2007-2012

3) PRISTIMED PRISTIPIM PRISTIMAT² PRISTIFLEX

Medimat PIM-MIM Transmat

avancés (Programmation Interreg III) – 2002-20072) PRISTIMAT : Partenariat en Recherches, Innovations et

Supports Techniques Interrégionaux en MATériaux et Thermique (Programmation Interreg IV) – 2007-2012

• Développement d’écrans thermiques plus performants• Mise en œuvre d’un management thermique de l’environnement moteur

Problématique : Augmentation de température importante au sein du compartiment moteur

Objectifs du projet• Démontrer le potentiel des composites céramique/métal →

applications en gestion des flux thermiques dans le domaine de l’automobile, réalisation de démonstrateurs/prototypes

• Initier un transfert vers l’une ou l’autre entreprise de la zone interreg• Approfondir les relations tissées au sein du réseau (projet STIMAT et

PRISTIMAT)• Créer des synergies durables et nouvelles (partenaires-partenaires et

partenaires-entreprises de la zone) via l’élargissement du partenariat• Servir d’exemple, d’arguments pour les administrations régionales

→ intensifier ce type de métissage transrégional dans le domaine de la recherche et du développement technologique

Phasage du projet

Le projet PRISTIMAT2 se déroule sur une période de 2 ans :• Date de démarrage : 1er janvier 2013• Date de clôture : 31 décembre 2014

L’action 1 s’étale sur les 22 premiers mois du projet.L’action 2 s’étale pour l’entièreté de la période sachant que les 2 derniers mois sont consacrés à la clôture administrative du projet

Description des actions

1 action de recherche en partenariat 1 action de coordination et animation

Action 1: Demo MAT²Objectif : Réaliser une pièce prototype de plus grande dimension combinantde façon anisotrope 2 propriétés thermiques antagonistes, l’isolation et laconduction directionnelles, en vue de l’insertion de ce prototype au sein d’unbloc moteur

Partenariat:● Réalisation de mousses céramiques à porosité spécifique (LMCPA/UVHC)

● Infiltration des ces mousses par un alliage d’aluminium(SIRRIS)

● Modélisation thermique des composites céramiques métal (UPJV)

● Caractérisations des composites (CRIBC)

● Caractérisation et démonstration de la capacité de gestion des flux thermiques pour le bloc moteur (CREPIM)

Rôle des partenaires

Modélisation

Préforme poreuse en céramique

Imprégnation par métal

Caractérisations (micro)structurales,

mécaniques et thermiques

Démonstration de la gestion des flux

Action Demo MAT²

Applications:● Protection thermique des accessoires proches du bloc moteur

● Redistribution des flux thermiques en vue d’une récupération éventuelle

Public cible:● Secteurs du transport automobile, ferroviaire et aéronautique

Action 2: Animation/coordinationObjectifs :

• Prise en charge des aspects de coordination administrative, scientifiqueet technique du projet ainsi que l’organisation de la promotion etl’animation du réseau PRISTIMAT²

• Mise en place d’une plateforme collaborative d’échange (agendapartagé, documents, tâches, etc.) pour les partenaires des différentsprojets PRISTIxxx

• Mise en ligne d’un site internet

Compétences développées lors du projet PRISTIMAT²

Matériau envisagé :

Céramique: isolation thermique et électrique à gradient de porositécontrôlé ⇒ Alumine Al2O3

Réseau de pores interconnectés rempli par :

Alliage métallique ⇒ AlSi10Mg

Conception d’éléments « sandwiches » métal/composite/céramique

⇒ Permettre une transition composant métallique (conducteur de chaleur) et composant céramique (isolant)

⇒ Rediriger la chaleur à des endroits où les calories peuvent être récupérées

Etapes du procédé d’élaboration des céramiques poreuses

Porosité (vol) ~ 75-80%

Pièces céramiques présentant un gradient de :

Taille des pores Taille d’interconnexionsentre les pores

Empilement de billes de taille différente

Variation du temps de « chimie-formage »

Imprégnation des préformes poreuses en alumine

Procédé : Infiltration sous pression/vide.Infiltration des préformes par de la cire

Montage des préformes sur une grappe de cire

Enrobage des grappes avec du plâtre

Coulée de l’alliage sous vide

Décochage des pièces

Test de différents alliages (avec et sans ajout de Mg)

Composite céramique/métal avec et sans gradientInfiltration de mousse d’Al2O3 par AlSi10Mg

té 200-300 µm

300-400 µm

400-500 µm

posite Alumine -Alum

Matériau à gradient et interface diffuse

Interface diffuse obtenue par

vibration de l’empilement de billes

3 gradients :• 200-300 µm• 400-500 µm• 600-700 µm

Facile à usiner:

20mm3mm

Tomographie RX MEBCaractérisations des mousses imprégnées

Peu de défauts d’imprégnation, pas de zone complète non imprégnée

Mise en évidence de fissurations dans la matrice céramique lors de

l’infiltration par le métal

Système Flash (Xénon) –Anter (TA Instrument)

Alumine

Alliage

R = +/- 0.01 cm²/s

A partir des mesures de diffusivité thermique, des densités et des Cp Calcul des conductivités thermiques

λ = α x Cp x ρλ : conductivité thermiqueα : diffusivité thermique (de 0.30 à 0.45 cm²/s)Cp : chaleur spécifique (de 800 à 850 J/kg.K)ρ : densité (de 2.75 à 2.85)

Conductivités thermiques comprises entre 65 et 100 W/mK

Interreg efface les frontièresInterreg doet grenzen vervagen Système HT1750 de IMCE

Alliage ~ 75GPa

Alumine ~ 380GPa

Générer l’architecture du matériau

Méthode des éléments discrets

Empilement Compression

Méthodologie numérique

Calcul de la conductivité thermique effective (Keff)

Evolution vers formes de pièces plus larges et plus complexes

Tests de résistance après cyclage thermiqueRéalisation d’une pièce démoEssai sur banc moteur

Perspectives

• M. Cambier, V. Lardot (CRIBC-INISMa)• Y. Lorgouilloux, R. Dubois, C. Courtois, A. Leriche

(LMCPA, UVHC)• C. Pelegris, E. Bellenger, M. Guessasma, W. Leclerc, N.

Ferguen (UPJV)• O. Rigo, J. Halleux (SIRRIS)• G. Capon, F. Poutch (CREPIM)

Remerciements

Questions?

Contact

E-mail: s.hocquet@bcrc.be

Tel: 003265403478

BCRCAvenue du Gouverneur Cornez, 4

7000 Mons (Belgium)

Présentation Projet PRISTIMAT2 -S. Hocquet

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