Finite-element modeling of the electro-thermal contacts in the spark plasma sintering process

Autor: Claude Estournès, Lise Durand, Khalid Afanga, Charles Manière, Anthony Pavia, Geoffroy Chevallier
Přispěvatelé: Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Nanocomposites et Nanotubes de Carbone (CIRIMAT) (NNC), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Physique de la Plasticité et Métallurgie (CEMES-PPM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Finite element method
Materials science
Matériaux
Alumina
Spark plasma sintering
Sintering
02 engineering and technology
Thermal contact
[CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry
01 natural sciences
Sintered alumina
0103 physical sciences
Thermal
[SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph]
Materials Chemistry
Forensic engineering
[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering
Electrical and thermal contact
Graphite
Composite material
Spark-plasma-sintering
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
010302 applied physics
Consolidation (soil)
[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
021001 nanoscience & nanotechnology
Contact model
[CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry
Papyex
Ceramics and Composites
[PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph]
0210 nano-technology
Zdroj: Journal of the European Ceramic Society
Journal of the European Ceramic Society, Elsevier, 2016, 36 (3), pp.741-748. ⟨10.1016/j.jeurceramsoc.2015.10.033⟩
Journal of the European Ceramic Society, 2016, 36 (3), pp.741-748. ⟨10.1016/j.jeurceramsoc.2015.10.033⟩
ISSN: 0955-2219
DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2015.10.033⟩
Popis: cited By 14; International audience; Spark plasma sintering (SPS) is a breakthrough process for powder consolidation assisted by pulsed current and uniaxial pressure. In order to model the temperature variations of the tools during a SPS cycle, the Graphite-Papyex-Graphite contact phenomena are studied experimentally and modeled by finite element calculations. Compared to conducting materials, the thermo graphic image of an insulating sample (alumina) shows strongly localized heating along the Papyex implying contact effects are predominant. The aim of this modeling study is to determine the main contact phenomena due to Papyex. It is based on numerous experimental data and studies the case of alumina sintering. Finally the contact model is confronted to experimental thermal images. © 2015 Elsevier Ltd.
Databáze: OpenAIRE
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