Les céramiques présentant une conduction mixte (ionique et électronique) sont des matériaux prometteurs dans le secteur énergétique, en particulier comme matériaux de membrane pour la production d'oxygène pur ou de gaz de synthèse (H2+CO). Les propriétés de conduction mixte sont obtenues par dopage d'une structure pérovskite. Ce dopage occasionne la création des défauts cristallochimiques notamment de lacunes d'oxygène. L'évolution de la concentration de ces lacunes sous les effets du gradient de température et d'activité d'oxygène entraine des déformations d'origine thermique et chimique. Ces dernières donnent naissance à des contraintes mécaniques au sein de l'épaisseur de la membrane dont l'évolution au cours du temps est source de rupture. Pour cela, il est donc nécessaire de connaitre et/ou de maitriser les propriétés des matériaux de membranes durant leur fonctionnement, en fonction de la température et de la pression partielle d'oxygène pour pouvoir anticiper leur tenue mécanique dans les conditions d'utilisation.

Cette étude porte sur la mise en place d'un protocole expérimental et numérique pour identifier les propriétés mécaniques (élasto-visco-plastique) de ces matériaux lors d'essais sous différentes atmosphères contrôlées en composition (Air,N2,Ar) et températures. En raison de la géométrie des échantillons de membrane (25mm de diamètre et 1mm d'épaisseur) et du faible niveau de déformation (10-5~10-6), les essais développés sont des essais de compression diamétrale instrumentés par des mesures optiques [1]. Le post-traitement des essais est basé sur la technique de corrélation d'images numériques intégrées couplée avec la méthode d'identification inverse. L'identification s'effectue par corrélation directe des images expérimentales et théoriques obtenues à partir des champs de déplacement résultant de la simulation par calcul éléments finis de l'essai. Les paramètres recherchés ont été identifiés à l'aide d'une méthode d'optimisation de type Levenberg-Marquardt [2]. Pour reproduire l'influence de l'atmosphère sur les propriétés de fluage de ces matériaux, le modèle proposé par Bretheau [3] est envisagée.

Références

[1] C. Gazeau et al. J. Eur. Cera Soc 35 (2015) 3853–3861

[2] D. W. Marquardt. J. Soc. Indust. Appl. Math. (11). 1963. 37- 42

[3] T. Bretheau et al. Adv in Phys, 1979, (28). 6. 835-1014