Combustion auto-propagée (SHS) dans les systèmes Ti-C, Ti-Al-C et Fe-Al

Self-propagating high temperature synthesis (SHS) in the systems Ti-C, Ti-Al-C and Fe-Al

¹ Laboratoire d’Élaboration et Caractérisation des Matériaux et Modélisation, Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, BP 17, Hasnoua, Alger
e-mail: saidazem@mail.ummto.dz; madjidnechiche@yahoo.fr
² Laboratoire Science et Génie des Matériaux, Université des Sciences et Technologies Houari Boumediene, BP 32, El Alia, Alger
e-mail: kameltaibi@yahoo.fr

Reçu : 13 Juillet 2010
Accepté : 4 Février 2011

Résumé

Le présent travail consiste en une étude comparative du procédé de combustion auto-propagée (SHS : self-propagating high temperature synthesis) appliqué aux systèmes Ti-C, Ti-Al-C et Fe-Al. Il apparaît que la réaction, enclenchée par chauffage local, est plus rapide dans le cas du Ti-C où la forte exothermicité se manifeste par une sorte d’explosion contrairement au système Fe-Al où le front de réaction se déplace dans l’échantillon sous forme de « flamme solide ». L’intérêt de l’activation mécanique associée au procédé SHS apparaît notamment dans les cas Ti-C et Ti-Al-C contrairement au Fe-Al où la réaction s’enclenche seulement par simple chauffage. La synthèse du carbure de titane TiC et du carbure mixte de titane et d’aluminium Ti₄Al₂C₂ a été réalisée par SHS à partir de mélanges pulvérulents (Ti-C ou Ti-Al-C) préalablement activés. Pour le système Fe-Al, la réaction s’enclenche et se déplace dans une pastille obtenue par compression uniaxiale d’un mélange de poudres non broyées et produit le composé intermétallique FeAl. Dans ce cas, l’influence de la morphologie et de la granulométrie des particules de fer a été abordée en étudiant le gonflement engendré par la réaction et les produits synthétisés.

Abstract

This research is a comparative study of SHS process (self-propagating high temperature synthesis) applied to the Ti-C, Ti-Al-C and Fe-Al systems. It appears that the reaction triggered by local heating is more rapid in the case of Ti-C, where the strong exothermicity is manifested by a kind of explosion unlike Fe-Al system where the reaction front moves into the sample form of “solid flame”. The value of the mechanical activation process associated with SHS appears especially in cases Ti-C and Ti-Al-C, contrary to Fe-Al where the reaction initiates only by simple heating. The synthesis of titanium carbide (TiC) and mixed carbide of titanium and aluminum (Ti₄Al₂C₂) was conducted by SHS from powder mixtures (Ti-C or Ti-Al-C) previously activated. The mixture Fe-Al was used without mechanical activation to develop the FeAl intermetallic compound. In this case, the influence of the morphology and particle size of iron particles was considered by studying the swelling caused by the reaction and the products synthesized.