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1. Chamroune, Nabil. Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives : Development of bulk MMC materials with specific architectures and thermal properties.

Degree: Docteur es, Physico-Chimie de la Matière Condensée, 2018, Bordeaux

Les matériaux composites à matrice métallique (CMM) sont actuellement étudiés pour être utilisés dans de nombreux domaines d’application. L’une des applications potentielles concerne leur utilisation en tant que drain thermique pour les modules de puissance. Pour cette application, deux conditions sont requises : une conductivité thermique (CT) élevée pour évacuer la chaleur générée par la puce électronique et un coefficient d’expansion thermique (CTE) proche du substrat céramique (2-8×10-6 /K) utilisé dans le module de puissance.Ainsi des matériaux composites à matrice aluminium (Al : CT de 217 W/m.K et CTE de 24×10-6 /K) et à renfort plaquette de graphite (GF : CT de 1000 W/m.K et CTE de -1×10-6 /K dans le plan de la plaquette) ont été élaborés. Ces matériaux composites ont été fabriqués par Métallurgie des Poudres (MP) conventionnelle mais aussi par un procédé original nommé Flake Powder Metallurgy (FPM). Ce procédé, qui consiste à utiliser une poudre métallique à morphologie plaquette, a permis d’optimiser l’orientation des renforts plaquette dans un plan perpendiculaire à la direction de densification sous l’action d’une pression uniaxiale. De plus, ce procédé a permis d’obtenir une meilleure adhésion entre la matrice et le renfort comparé aux matériaux composites élaborés par MP conventionnelle. Cela a abouti à une amélioration de la CT qui est passée de 400 W/m.K à 450 W/m.K pour un taux de renfort de 50%vol. Néanmoins, concernant la dilatation thermique, des CTE de 21,8×10-6 /K et 21,7×10-6 /K ont été obtenus par MP et FPM respectivement, ce qui est incompatible avec l’application visée.Pour surmonter cette problématique, des matériaux composites à renfort multiple ont été élaborés par frittage en phase liquide. Ainsi des fibres de carbone (FC) ont été rajoutées à l’aluminium et aux plaquettes de graphite. L’ajout de ce second renfort au graphite a permis de diminuer de manière importante le CTE des composites Al/(GF+FC) avec une faible proportion en FC tout en maintenant une haute CT. De plus les matériaux composites Al/(GF+FC) présentent des CTE nettement inférieurs aux composites Al/FC avec un %vol. de FC équivalent. Ainsi des matériaux composites Al/(GF+FC) ont été élaborés par frittage en phase liquide permettant d’obtenir une CT de 400 W/m.K (comparable à la CT du cuivre) et un CTE de 8×10-6 /K (comparable au CTE de l’alumine). De plus la légèreté de l’aluminium confère aux matériaux composites Al/C une faible densité (d=2,4). Par conséquent, les matériaux développés dans cette étude sont prometteur en tant que drain thermique léger, notamment dans le domaine de l’électronique embarquée.

Many carbon/metal composites are currently used in several applications. One of them concerns their use as heat sinks in microelectronics. Concerning this application, two conditions are required: a high thermal conductivity (TC) in order to evacuate the heat generated by the electronic chip and a coefficient of thermal expansion (CTE) similar to the used material type of the electronic device (2-8×10-6…

Advisors/Committee Members: Silvain, Jean-François (thesis director).

Subjects/Keywords: Composite; Aluminium; Carbone; Conductivité thermique; Coefficient d'expansion thermique; Composite; Aluminum; Carbon; Thermal conductivity; Coefficient of thermal expansion; 620.118

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APA (6th Edition):

Chamroune, N. (2018). Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives : Development of bulk MMC materials with specific architectures and thermal properties. (Doctoral Dissertation). Bordeaux. Retrieved from http://www.theses.fr/2018BORD0140

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Chamroune, Nabil. “Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives : Development of bulk MMC materials with specific architectures and thermal properties.” 2018. Doctoral Dissertation, Bordeaux. Accessed December 15, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0140.

MLA Handbook (7th Edition):

Chamroune, Nabil. “Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives : Development of bulk MMC materials with specific architectures and thermal properties.” 2018. Web. 15 Dec 2018.

Vancouver:

Chamroune N. Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives : Development of bulk MMC materials with specific architectures and thermal properties. [Internet] [Doctoral dissertation]. Bordeaux; 2018. [cited 2018 Dec 15]. Available from: http://www.theses.fr/2018BORD0140.

Council of Science Editors:

Chamroune N. Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives : Development of bulk MMC materials with specific architectures and thermal properties. [Doctoral Dissertation]. Bordeaux; 2018. Available from: http://www.theses.fr/2018BORD0140

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