Poudres et mélanges granulaires
Génie des procédés - Modélisation, propriétés, procédés

Sommaire et contenu du livre "Poudres et mélanges granulaires - Génie des procédés - Modélisation, propriétés, procédés"

TABLE DES MATIÈRES

CHAPITRE 1. CARACTÉRISATION PHYSICO-CHIMIQUE 1

1.
Cristal idéal 2

1.1.
Liaisons interatomiques 2

1.2.
Édifice et réseaux cristallins 4

1.3.
Variétés polymorphes 5

1.4.
Caractérisation des solides par diffraction x 6

1.5.
Caractérisation de structures par spectrométrie IR 8

2.
Cristal réel 10

2.1.
Défauts ponctuels 10

2.2.
Défauts surfaciques 14

2.3.
Défauts volumiques 16

3.
De la structure cristalline à la texture de la poudre 16

3.1.
Types de contacts inter-grains 17

3.2.
Le monocristal avec cohésion intra-cristalline 17

3.3.
Du monocristal à l'agrégat 18

3.4.
De l'agrégat à l'agglomérat 19

3.5.
De l'agglomérat à la poudre 19

3.6.
Rôle de la morphologie dans la cohésion des poudres 20

4.
Propriétés des poudres 21

4.1.
Influence de la structure 21

4.2.
Influence de la texture 23

CHAPITRE II.
CONSTRUCTION D'EMPILEMENTS 2S
1.
Assemblage ordonné 25

1.1.
Principe de construction 25

1.2.
Empilement cristallisé 2D et 3D 26

1.3.
Forme et réseau de pores 28

2.
Assemblage aléatoire 29

2.1.
Origine des désordres géométriques 29

2.2.
Effets d'exclusion 30

2.3.
Assemblages 2D de disques identiques 33

2.4.
Empilement 3D de sphères mono-disperses 35

CHAPITRE III.
CARACTÉRISATION DES TEXTURES 41

1.
Définition des grandeurs 41

1.1.
Espace des grains 41

1.2.
Espace des pores 44

1.3.
Interface pore-solide 49

2.
Mesures 51

2.1.
Masse volumique 51

2.2.
Taille des grains 53

2.3.
Morphologie des grains 57

2.4.
Porosités 59

2.5.
Aire interfaciale gaz-solide 61

CHAPITRE IV.
THERMODYNAMIQUE ET MÉCANIQUE DES SOLIDES DIVISÉS
1.
Thermodynamique 63

1.1.
Expression classique des grandeurs 63

1.2.
Solide divisé dans une phase gazeuse 65

1.3.
Énergie surfacique et aires de contact solide-solide 66

1.4.
Énergie volumique dans un monocristal 67

1.5.
Énergie totale d'un solide agrégé 68

1.6.
Caractérisation des énergies de surface 68

2.
Mécanique à l'échelle du grain 69

2.1.
Inventaire des forces 70

2.2.
Système statique: contact sphère-objet solide 76

2.3.
Système dynamique: interaction fluide-particule 80

3.
Mécanique à l'échelle de la poudre 83

3.1.
État statique 83

3.2.
Limite d'écoulement 88

3.3.
Caractérisation de la dynamique des poudres 91

CHAPITRE V.
ÉLABORATION ET MISE EN FORME DES POUDRES 94

1.
Élaboration 94

1.1.
Cristallisation et précipitation 94

1.2.
Broyage 95

1.3.
Procédés de séparation 98

1.4.
Stockage 100

1.5.
Transport 101

2.
De la poudre au matériau 101

2.1.
Granulation 101

2.2.
Compaction 103

2.3.
Extrusion 103

2.4.
Frittage 105

CHAPITRE VI.
FORMULATION DE MÉLANGES lOS
1.
Mélangeage 108

1.1.
Objets à mélanger 109

1.2.
Mélangeur 109

1.3.
Mécanismes 110

2.
Ségrégation 112

2.1.
Origine: mouvements de particules individualisées 112

2.2.
Origine: mouvements collectifs de particules 114

2.3.
Cohésion et homogénéité de la poudre 118

Table des matières
3.
Mélangeurs industriels 119

3.1.
Typologie générale 119 ,
3.2.
Dispositifs spécifiques pour solides divisés 121

4.
Évaluation de la qualité des mélanges 123

4.1.
Échantillonnage 124

4.2.
Analyses 126

4.3.
Échelle de pertinence 127

4.4.
Échelle et intensité de ségrégation 129

CHAPITRE VII.
MODÉLISATIONS DES PROPRIÉTÉS GÉOMÉTRIQUES 131

1.
Étude de la porosité 132

1.1.
Observations 132

1.2.
Modèles de type thermodynamique 133

1.3.
Mélange idéal 134

1.4.
Mécanisme d/insertion 135

1.5.
Mécanisme de substitution 135

1.6.
Mécanisme d/intercalation 137

1.7.
Comparaison avec les systèmes réels 138

2.
Étude des contacts 140

2.1.
Aire de contact solide-solide 141

2.2.
Nombre de contacts dans un empilement binaire 142

2.3.
Mélanges ordonnés 143

2.4.
Mélanges aléatoires 147

3.
Étude de l'homogénéité d'un mélange 150

3.1.
Modèle statistique 150

3.2.
Modèles à deux domaines de composition 152

CHAPITRE VIII.MODÉLlSATIONS DiSCRÈTES 155

1.
Présentation générale 157

1.1.
Intérêt de la discrétisation 157

1.2.
Typologie des modèles discrets 158

2.
Physique du contact 159

2.1.
Principe de la modélisation 160

2.2.
Déformations plastiques 161

3.
Méthode des éléments discrets 163

3.1.
Morphologie des objets 163

3.2.
Bilan des forces 164

3.3.
Forces de contact grain-solide 164

3.4.
Détection des contacts 167

3.5.
Stabilité numérique 169

4.
Dynamique événementielle 171

4.1.
Principe de calcul 171

4.2.
Équations constitutives 171

4.3.
Convergence numérique et effondrement inélastique 172

5.
Interaction grains-fluide 173

5.1.
Lit fixe 173

5.2.
Lit fluidisé 174

5.3.
Cas d'un écoulement fluide turbulent 177

CHAPITRE IX.
MODÉLISATIONS MiXTES 179

1.
Approche classique de la réactivité chimique 179

1.1.
Réactivité en volume et en surface 179

1.2.
Effet de la courbure de surface 180

1.3.
Effet de lit 181

1.4.
Influence des contacts sur la réactivité solide-solide 183

1.5.
Séparation des variables chimiques et géométriques 186

2.
Approche quasi-chimique 186

2.1.
Fondements de la méthode 187

2.2.
Tassement par choc de grains identiques 189

2.3.
Compression de poudres 191

2.4.
Mélangeage de poudres 195

CHAPITRE X.
MODÉLISATIONS CONTINUES 197

1.
Propriétés de transport 197

1.1.
Conductivité thermique 197

1.2.
Perméabilité 203

2.
Propriétés mécaniques 205

2.1.
Contrainte de Janssen 205

2.2.
Viscosité 208

CONCLUSION 213

CORRIGÉS DES EXERCICES 215

ANNEXES 232

1.
Conductivité électrique 232

2.
Déformations d'un système granulaire contraint 234

3.
Variables statistiques-Loi binomiale 237

4.
Formulaire 240

INDEX 242

BIBLIOGRAPHIE 245