High mechanical performance polymers processed by High Velocity Compaction: sintering mechanisms and process/microstructure/mechanical properties relationships.
Polymères à hautes performances mécaniques élaborés par Compaction Grande Vitesse: mécanismes de frittage et relations procédé/microstructure/propriétés mécaniques.
Résumé
High Velocity Compaction is a new processing method for semi-crystalline polymers that consists in impacting with a controled cinetic energy a heated and powder-filled die. Highly-crystalline PolyOxyMethylene (POM) and Ultra High Molecular Weight PolyEthylene (UHMWPE) nascent powders have been used. After several repeated impacts, self-heating provokes a local melting at the interfaces and a the welding of the particles (sintering) is possible during recrystallization. The partial preservation of the high crystallinity of the nascent polymers allows an increase of the mechanical properties, in particular of the Young's modulus, yield stress, wear resistance and creep resistance. Ultimate properties depend on the sintering quality and the intrinsic properties of the initial particles. In addition, thanks to HVC, issues related to complete melting of the polymer are avoided, and elaboration without viscosity limitation is possible within competitive processing time. A new alternative for polymer processing ?
Un nouveau procédé de mise en œuvre des polymères semi-cristallins, la Compaction Grande Vitesse (CGV) consiste à impacter avec une énergie cinétique contrôlée une poudre contenue dans une matrice chauffée. Des poudres natives de polyoxyméthylène (POM) et de Polyéthylène à très haut poids moléculaire (UHMWPE), possédant une cristallinité élevée, ont été utilisées. Après plusieurs impacts répétés, un auto-échauffement provoque une fusion locale aux interfaces et un soudage des particules de poudres (frittage) est possible lors de la recristallisation des interfaces. La conservation partielle de la forte cristallinité native permet une amélioration des propriétés mécaniques, en particulier du module d'Young, de la contrainte au seuil de plasticité, de la résistance à l'usure et de la tenue au fluage. Les propriétés à rupture dépendent de la qualité du frittage et de la nature de la poudre native de départ. En outre, la CGV permet de s'affranchir des problèmes liés à la fusion complète du polymère et autorise une mise en œuvre sans limitation de viscosité dans des temps concurrentiels. Une nouvelle alternative pour la mise en œuvre des polymères ?
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