Dissertations / Theses on the topic 'Liaison céramique'
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Zanchetta, Armando. "La liaison céramique-métal : cas du système procelaine/kovar." Limoges, 1993. http://www.theses.fr/1993LIMO0457.
Abstract:
Cette étude a été consacrée à la recherche des conditions d'élaboration d'une liaison porcelaine/kovar solide et étanche à l'hélium. Après avoir vérifié l'absence de réactivité entre le kovar (Fe 54% - Ni 29% - Co 17%) et laporcelaine, on montre que leur adhésion peut être obtenue si l'alliage est préalablement oxydé. L'oxydation du kovar se produit dès 580°C et répond à une loi cinétique parabolique associée à une énergie d'activation de 125 kJ/mol. Elle forme une couche d'oxydes complexe et poreuse qui réagit avec la porcelaine au voisinage de sa température de cuisson donnant ainsi une liaison céramique-métal. Lors de la réalisation pratique, cette méthode directe a cependant du être abandonnée, car la température requise est élevée (1410°C) et l'écart dilatométrique entre porcelaine et kovar font naître aur refroidissement des contraintes que ne supporte pas le tesson. En revanche, un verre employé comme matériau d'interphase accomode mieux les contraintes mécaniques au cours de l'élaboration de la liaison. La réaction entre le verre et la couche d'oxyde recouvrant le kovar forme de la fayalite (Fe2SiO4) qui se dissout dans le verre, favorisant ainsi le mouillage du kovar et la continuité physico-chimique à l'interface (principalement en ce qui concerne les coefficients de dilatation). Dans une optique industrielle, on peut obtenir par ce procédé des liaisons porcelaine/verre/kovar solides, durables et étanches à l'hélium.
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VALAUD, MIREILLE. "Liaison céramique-métal : comportement en frottement à sec de matériaux céramiques déposés sur un substrat métallique." Limoges, 1989. http://www.theses.fr/1989LIMO0048.
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Gréard, Traut Elisabeth. "Compréhension des mécanismes de frittage réactif de céramiques à liaison sialon." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2000. http://www.theses.fr/2000ECAP0863.
Abstract:
Les matériaux réfractaires constitués d'un granulat de corindon lié par une phase sialon beta présentent des propriétés d'emploi très attractives. Industriellement, ces matériaux sont produits sous forme de briques obtenues par pressage à froid d'un mélange constitué du corindon et d'un liant de composition complexe, puis cuisson à haute température sous atmosphère d'azote. Durant la cuisson, les constituants métalliques du liant, aluminium et silicium, se nitrurent pour former avec les constituants oxydes, alumine et silice, la phase sialon. On réalise ainsi un véritable frittage réactif du corindon. L'objectif de cette étude est de contribuer à l'optimisation du procédé industriel de cuisson en identifiant les mécanismes physico-chimiques qui interviennent durant cette phase de l'élaboration. La bibliographie, abondante sur les sialons, concerne essentiellement des produits purs mais peu de références peuvent être utilisées directement pour interpréter des essais industriels. C'est pourquoi nous avons effectué une étude expérimentale sur un dispositif thermogravimétrique spécialement conçu pour étudier les réactions sur des éprouvettes de grandes dimensions (plusieurs cm3), représentatives de la brique industrielle.
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Gaussens, Clélia. "Solutions adhésives et durabilité d'une liaison structurale d'un capteur céramique sur un roulement acier." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0112/document.
Abstract:
L'application industrielle (non développée pour des raisons de confidentialité) concerne un assemblage céramique/acier. Cette thèse s’inscrit dans un programme Européen et vise à développer un assemblage industriel fiable entre des substrats céramique et acier par le biais d’un adhésif structural. L’assemblage doit assurer une transmission des efforts sur une large gamme de température et malgré un environnement sévère. La méthodologie de travail a consisté à définir l’impact des paramètres des formulations d’adhésifs sur les propriétés initiales et la durabilité des assemblages. L’étude des paramètres que sont les motifs chimiques de la résine époxy, la nature du durcisseur et la présence de charges a permis de sélectionner les formulations à base de DGEBA (diglycidylether du bisphénol A) et Novolaque seules ou mélangées. La détermination de leurs propriétés a mis en évidence des comportements différents en termes de transition vitreuse, de temps de réticulation, de viscosité et d’adhérence. Les systèmes montrent des modifications chimiques irréversibles communes (IRTF) mais des comportements physiques différents (analyse thermomécanique, MEB, flexion, calorimétrie) ainsi que des modes de sorption différents (gravimétrie, TGA) en vieillissement. Les tests d’adhérence (couronne et flexion trois points) développés afin de caractériser la tenue des interfaces montrent une durabilité supérieure des systèmes mixtes en comparaison à la formulation DGEBA. Une étude par CND montre la conservation de l’intégrité de l’assemblage céramique/adhésif/acier en présence de facteurs à risque que sont les contraintes résiduelles, le vieillissement hygrothermique et le choc thermiqueThe industrial application (under a confidential clause) concerns a ceramic/steel assembly. This PhD research take part in a European programme and is concerned with providing a reliable industrial bonding between ceramic and steel using structural adhesive.This assembly should ensure the total transmission of the efforts on a broad range of temperatures and in a hard life requirements. The methodology consists in the definition of formulations parameters impact on the initial properties and the durability of the assemblies. The study of the parameters which are the macromolecular chain of the epoxy resin, the nature of the hardener and filler addition have lead to the selection of formulations containing DGEBA (diglycidylether of the bisphenol A) and Novolaque alone or melted. The determination of their properties highlights different behaviors in terms of glassy transition temperature, curing process, viscosity and adherence. The characterization of the formulations during hydrothermal ageing shows common non reversible chemical modifications (IRTF) but different physical behaviors (thermomechanical analysis, SEM, flexion, calorimetry) and water sorption modes (Gravimetry, TGA). The adherence tests (crown test and three point flexure test) developed in order to characterize the interfaces behavior show higher durability of the melted systems comparing to the DGEBA formulation. A non destructive test study highlights the conservation ceramic/adhesive /steel assembly’s integrity submitted to harmful conditions as residual stresses, hydrothermal ageing and thermal shock
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Béraud, Catherine. "Contribution par M. E. T. A l’étude de la liaison cuivre-aluminium." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0017.
Abstract:
Notre contribution à l’étude de liaison métal/céramique a porté sur la caractérisation microstructurale de l’interface dans le cadre de couples cuivre/alumine. Au cours d’ une étude préliminaire, nous avons procédé à la caractérisation physico-chimique d’oxydes de type spinelle ou mixte (obtenus par slurry coating) susceptibles de se former à l’interface métal/céramique. Les observations en MET conventionnelle à 200Kv ont permis de réaliser l’étude des dislocations ainsi que celle des macles de croissance présentes dans l’oxyde mixte CuAlO2. Les observations de l’interface proprement dite , élaborée soit par thermo compression, soir par fusion de l’eutectique gaz-métal, ont été réalisées sur les coupes transversales minces. Dans les cas de la liaison obtenue par thermo compression, nous avon étudié l’influence de l’état d’oxydation du cuivre sur la microstructure de l’interface ainsi que l’évolution des produits de réaction en fonction de la durée du traitement. Les observations révèlent la présence de l’interface d ‘une couche d’oxyde mixte CuAlO2 pour des temps de traitement n’excédant pas deux heures ; pour les temps de recuit plus longs, cet oxyde cède le place à une couche d’alumine et de petits nodules d’oxyde de cuivre CuO2 qui présents au voisinage de l’interface. Dans le cas de la liaison obtenue par fusion de l’eutectique gaz-métal, l’oxyde mixte se développe à l’interface au bout de quelques minutes seulement de traitement. L’ensemble de ces résultats nous a permis de mettre en évidence la réactivité du système Cu2O/alumine liée à un processus de diffusion et de discuter l’influence de l’oxygène dans la réversibilité des réactions.
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Mbongo, Bonaventure. "Liaison métal-céramique par thermocompression : Influence de l'état initial des matériaux et de la pression partielle d'oxygène." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1583_bmbongo.pdf.
Abstract:
L'objectif de cette étude est de déterminer les mécanismes qui régissent la liaison en définissant une méthodologie d'approche qui consiste à diviser la formation de l'interface en trois étapes: adaptation des surfaces, adhésion des surfaces, évolution des matériaux et contraintes au voisinage de l'interface. Ainsi pour l'adaptation du joint métallique dans les rugosités de la céramique, outre les paramètres classiques qui jouent sur le fluage du joint, le rôle bénéfique du préécrouissage du métal est approfondi. Autre paramètre important analysé : le rapport largeur/épaisseur de métal qui est essentiel pour l'optimisation des conditions de liaison. Pour l'adhésion thermodynamique métal-céramique, l'influence de la pression partielle d'oxygène est approfondie, en particulier pour le couple cuivre-alumine. En outre, le rôle positif des éléments d'addition est mis en évidence au niveau de l'interface par implantation ionique du cuivre, du zirconium et du titane dans l'alumine. Pour finir, l'évolution de la ténacité de la céramique au voisinage de l'interface étudiée par indentation vickers confirme l'importance des contraintes résiduelles et de la diffusion du métal dans la céramique. L'étude a permis de faire un bilan du point de vue fondamental et appliqué sur les différents paramètres à prendre en compte.
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Chanson, Charlotte. "Optimisation de la liaison interfaciale dans les composites à matrice céramique renforcés par des fibres Hi-Nicalon S." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0222.
Abstract:
La performance mécanique des composites à matrice céramique repose en partie sur le contrôle de la liaison interfaciale et le choix des matériaux. Ces travaux s’intéressent au renforcement de la liaison interfaciale en traitant la surface des fibres SiC de dernière génération : les Hi-Nicalon S. L’objectif est d’établir une accroche chimique et/ou mécanique principalement avec l’interphase BN. Des composites modèles, minicomposites élaborés par voie CVI (Chemical Vapor Infiltration) sont utilisés comme base de travail. La quantification de la force de la liaison interfaciale s’effectue en évaluant l’énergie de liaisons interfaciales Gci issues d’essais de traction, et en calculant la contrainte de cisaillement τ par essais de pushout. Dans un premier temps, les fibres HNS dont les surfaces ont été légèrement modifiées, ont été testées avec l’interphase classique PyC. La liaison interfaciale sur minicomposites reste faible. Différentes traitements chimiques ont été effectués à la surface des fibres dans l’optique de renforcer la liaison interfaciale avec le BN, interphase plus résistance à l’oxydation que le PyC. Au préalable, les conditions d’élaborations de l’interphase BN ont été étudiéesMechanical properties of ceramic composites can be improved by controlling interfacial bonding and choosing materials. To enhance interfacial bonding, treatment on the last SiC fiber, Hi-Nicalon S surface are proposed in this work. The aim is to allow chemical and/or mechanical bonds mainly with BN interphase. For this, composites models, minicomposites are elaborated by CVI (Chemical Vapor Infiltration). Quantification of the strength of interfacial bonding is based by evaluating interfacial bonding energy Gci with tensile tests, and by calculating interfacial shear stress τ with push-out tests. Firstly, Hi-Nicalon S fibers whose surfaces have been slightly modified have been tested with classic interphase PyC. Interfacial bonding on minicomposites is weak. Different treatments have been performed on surface fibers to enhance interfacial bonding with BN, which have a better resistance oxidation than PyC. Before, elaboration parameters of BN interphase have been studied
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Hattali, Lamine. "Caratérisation et modélisation thermo-mécaniques des assemblages métal-céramique élaborés par thermocompresion." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0002.
Abstract:
On a souvent recours à des assemblages métal-céramique pour des systèmes complexes couplant les propriétés, souvent opposées, des alliages métalliques et des céramiques. Les besoins industriels pour de hautes températures d’utilisation, en milieu corrosifs, restent toujours difficiles à satisfaire de façon fiable. Deux céramiques techniques industrielles ont été retenues pour cette étude : le carbure de silicium SiC et l’alumine Al2O3. Elles ont été assemblées à un superalliage de Nickel réfractaire (HAYNES™214®), selon le procédé de thermo-compression sous vide, par l’intermédiaire d’un joint métallique de faible épaisseur. La forte réactivité du SiC avec le nickel a conduit à rechercher une barrière de diffusion entre l’alliage et la céramique. Un joint d’argent ne formant aucun siliciure a permis d’éviter cette réactivité et a conduit ainsi à des tenues mécaniques en cisaillement significatives (45 MPa). Pour l’alumine (Al2O3), nous nous sommes orientés vers l’utilisation de joints de nickel, peu réactif avec cet oxyde. Cependant la différence de coefficient de dilatation thermique entre la céramique (Al2O3) et les métaux (Ni et HAYNES™214®) conduit à de fortes concentrations de contraintes résiduelles à l’interface. Une simulation par éléments finis, en utilisant le code ABAQUS, a permis de localiser le champ de contraintes résiduelles dans ce type d’assemblage. Une comparaison entre un calcul élasto-plastique et un calcul élasto-visco-plastique a été réalisée. La distribution des contraintes est sensible à l’épaisseur du joint de nickel ainsi qu’aux dimensions et formes respectives de l’alliage et de la céramique. Il a ainsi été montré que le calcul asto-visco-plastique est indispensable pour caractériser la liaison Al2O3/Ni/HAYNES™214®, contrairement à des liaisons Al2O3/Ni/Al2O3 étudiées plus classiquement. De plus, les contraintes de tension dans la céramique sont beaucoup plus importantes pour l’assemblage alumine/alliage métallique que pour l’assemblage alumine/alumine. Ceci est retrouvé expérimentalement par les résultats de caractérisation mécanique (cisaillement, délamination) de ces deux types d’assemblage et par des mesures expérimentales de contraintes résiduelles par indentation et par diffraction des rayons X. La fragilisation de l’alumine près de l’interface est un phénomène connu dû essentiellement à la diffusion du métal de liaison et au frottement entre le joint métallique et l’alumine. Une corrélation entre la ténacité, l’intensité des contraintes résiduelles et le piégeage de charges électriques a été montrée. Enfin, l’étude de joints multicouches Cu-Ni-Cu a permis d’accommoder les contraintes et d’améliorer la résistance de l’assemblage Alumine/HAYNES™214®. De plus, la préoxydation des joints de cuivre côté alumine, reproduisant ainsi la méthode de l’eutectique, ouvre une voie quant à une utilisation des assemblages pour de hautes températures (> 1200 °C) et l’industrialisation du procédé pour de grandes séries.
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Peytour, Claude. "Étude de la microstructure et des propriétés mécaniques de liaisons céramique-métal entre Al₂O₃, ZrO₂ , Si₃N₄ et l'alliage TA6V." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112329.
Abstract:
Cette étude a pour objet la caractérisation microstructurale et mécanique de liaisons céramique/métal réalisées par brasage actif. Les céramiques Al₂O₃, ZrO₂ et Si₃N₄ ont ainsi été assemblées à l'alliage TA6V (Ti-6Al-4V)à l'aide d'une brasure de composition Cu-40Ag-5Ti. La réactivité des matériaux utilisés et la nature des phases formées dans l'interface de liaison ont été étudiées et caractérisées au moyen de plusieurs techniques d'observation (microscopie optique et MEB) et d'analyse (diffraction des RX, microsonde électronique et MET). Les assemblages Al₂O₃/TA6V et ZrO₂/TA6V ont fait l'objet d'une étude approfondie qui a mis en évidence une microstructure interfaciale complexe. Une phase de composition Cu₂ (Ti, Al)40 a été mise en évidence à l'interface céramique/brasure. Cette première zone est suivie à mesure que l'on s'éloigne de la céramique des phases Ti (Cu, Al)₄, Ti₃CU₄, TiCu, Ti₂Cu et (Ti, Al)₃Cu formées par réaction entre l'alliage de brasure et TA6V. D'autre part, les caractéristiques mécaniques des liaisons ont été évaluées par des essais de traction. Des résultats très différents sont r obtenus pour les divers systèmes céramique/métal avec en particulier pour les liaisons ZrO₂/TA6V des charges à la rupture suffisamment élevées pour permettre d'envisager l'application industrielle de la technique de liaison mise au point.
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Hattali, Lamine. "CARACTÉRISATION ET MODÉLISATION THERMO-MÉCANIQUES DES ASSEMBLAGES MÉTAL-CÉRAMIQUE ÉLABORÉS PAR THERMOCOMPRESSION." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00505340.
Abstract:
On a souvent recours à des assemblages métal-céramique pour des systèmes complexes couplant les propriétés, souvent opposées, des alliages métalliques et des céramiques. Les besoins industriels pour de hautes températures d'utilisation, en milieu corrosifs, restent toujours difficiles à satisfaire de façon fiable. Deux céramiques techniques industrielles ont été retenues pour cette étude : le carbure de silicium SiC et l'alumine Al2O3. Elles ont été assemblées à un superalliage de Nickel réfractaire (HAYNES™214®), selon le procédé de thermo-compression sous vide, par l'intermédiaire d'un joint métallique de faible épaisseur. La forte réactivité du SiC avec le nickel a conduit à rechercher une barrière de diffusion entre l'alliage et la céramique. Un joint d'argent ne formant aucun siliciure a permis d'éviter cette réactivité et a conduit ainsi à des tenues mécaniques en cisaillement significatives (45 MPa). Pour l'alumine (Al2O3), nous nous sommes orientés vers l'utilisation de joints de nickel, peu réactif avec cet oxyde. Cependant la différence de coefficient de dilatation thermique entre la céramique (Al2O3) et les métaux (Ni et HAYNES™214®) conduit à de fortes concentrations de contraintes résiduelles à l'interface. Une simulation par éléments finis, en utilisant le code ABAQUS, a permis de localiser le champ de contraintes résiduelles dans ce type d'assemblage. Une comparaison entre un calcul élasto-plastique et un calcul élasto-visco-plastique a été réalisée. La distribution des contraintes est sensible à l'épaisseur du joint de nickel ainsi qu'aux dimensions et formes respectives de l'alliage et de la céramique. Il a ainsi été montré que le calcul élasto-visco-plastique est indispensable pour caractériser la liaison Al2O3/Ni/HAYNES™214®, contrairement à des liaisons Al2O3/Ni/Al2O3 étudiées plus classiquement. De plus, les contraintes de tension dans la céramique sont beaucoup plus importantes pour l'assemblage alumine/alliage métallique que pour l'assemblage alumine/alumine. Ceci est retrouvé expérimentalement par les résultats de caractérisation mécanique (cisaillement, délamination) de ces deux types d'assemblage et par des mesures expérimentales de contraintes résiduelles par indentation et par diffraction des rayons X. La fragilisation de l'alumine près de l'interface est un phénomène connu dû essentiellement à la diffusion du métal de liaison et au frottement entre le joint métallique et l'alumine. Une corrélation entre la ténacité, l'intensité des contraintes résiduelles et le piégeage de charges électriques a été montrée. Enfin, l'étude de joints multicouches Cu-Ni-Cu a permis d'accommoder les contraintes et d'améliorer la résistance de l'assemblage Alumine/HAYNES™214®. De plus, la préoxydation des joints de cuivre côté alumine, reproduisant ainsi la méthode de l'eutectique, ouvre une voie quant à une utilisation des assemblages pour de hautes températures (> 1200 °C) et l'industrialisation du procédé pour de grandes séries.
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Cazajus, Vincent. "Approches numérique et expérimentale de la liaison céramique métal réalisée par brasage en vue de la création d'un outil d'aide à la conception." Toulouse, INPT, 2007. https://hal.science/tel-04582504.
Abstract:
Le but de l'assemblage céramique métal par brasage est d'associer les propriétés souvent antagonistes mais complémentaires de ces deux classes de matériaux. Les difficultés posées par la liaison céramique métal résident bien dans la différence de comportement entre ces matériaux. Notamment la différence de dilatation thermique qui entraine le développement de contraintes résiduelles une fois l'adhésion réalisée par la solidification de la brasure (780°C). L'objet de ce travail est de développer un outil d'aide à la conception des assemblages céramique métal brasés qui permettra de réduire les contraintes résiduelles précitées et d'assurer le bon fonctionnement de l'assemblage. Le travail a été organisé suivant trois étapes majeures : l'identification des lois de comportement des matériaux constituant l'assemblage, l'élaboration de l'outil d'aide à la conception puis sa validation expérimentale dans l'estimation des contraintes résiduelles et dans la prévision de la ruptureCeramic and metallic materials are joined together in order to associate the different but complemantary properties of these two kind of materials. The main difficulties in ceramic to metal joining are based on the behaviour difference between these materials. Notably, the difference between the thermal expansion coefficient leads to the development of residual stresses after the braze alloy solidification (780°C) during brazing process. The framework of this study is to develop a conception tool for the ceramic metal brazed assemblies which allows to reduce the residual stresses values and to ensure its performance. The work has been organised in three major steps : the behaviour law identification of each materials of the assembly, the definition of the numerical conception tool and then the experimental validation of the residual stresses and mechanical behaviour estimation
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Caboche, Juline. "Développement d’assemblages brasés céramique-métal à haute tenue en température dans un environnement agressif." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM076.
Abstract:
Le secteur aéronautique connaît un important essor depuis les années 1960, avec pour conséquence l’augmentation majeure des températures de fonctionnement des turbines. L’utilisation de capteurs, au plus proche de la chambre de combustion, est nécessaire pour maîtriser les performances des turboréacteurs. Cela justifie le besoin industriel de développer des assemblages céramique-métal résistants à un environnement sévère (>1100°C sous air, vibrations, etc.)L’alumine est sélectionnée en raison de son caractère isolant à haute température. La principale difficulté réside dans le choix du substrat métallique, qui doit être à la fois : réfractaire, résistant à l’oxydation, pour un coût abordable. Le potentiel d’un carbure ternaire (de type phase MAX) est évalué en tant que substrat métallique. La composition des brasures est ajustée pour chaque système afin de garantir : une tenue en température, une excellente ductilité et une compatibilité métallurgique vis-à-vis du substrat métallique.Des brasures ternaires Au-Pd-Pt sont formulées et élaborées. Les contours de solidus et de liquidus de ce ternaire sont déterminés expérimentalement. Les mécanismes de diffusion, de dissolution ou encore de pénétration inter-granulaire, à l’interface métal/brasure, sont décrits afin d’apporter des améliorations aux systèmes développés. Au cours du brasage, la diffusion de l’aluminium des substrats alumino-formeurs vers la brasure est prédominante, malgré la mise en place d’une barrière de diffusion. Le recours à des substrats métalliques nobles s’avère incontournable.Les paramètres géométriques et chimiques de l’assemblage sont établis pour chaque nouveau système étudié sur la base des processus physico-chimiques survenant au cours du brasage et du vieillissement sous air. Les meilleurs assemblages développés présentent une excellente herméticité après brasage. Les essais de vieillissement en cyclage thermique, dans des conditions sévères, sollicitent fortement la liaison céramique-brasure jusqu’à la rupture interfaciale. Deux voies d’améliorations sont proposées pour assurer la durabilité de la liaison céramique-brasure au cours du cyclage thermiqueAerospace technology developments are blooming. Since the 1960’s the Turbine Entry Temperature for aero-engines gas turbines keeps rising to improve their efficiency. Sensors working close to the combustion chamber are required in order to master the turbine performances. This results in an industrial urge to develop ceramic-to-metal assemblies able to endure severe engine environment (>1100°C under air, vibrations, etc.)The choice of an alumina as the ceramic part ensures a good insulation at high temperature. The main issue remains the metallic material which must be refractory, resistant to oxidation and affordable. The application of a ternary carbide (phase MAX) is tested. The braze alloy composition is adjusted to each system so as to provide a good ductility, thermal stability and a metallurgical matching as regards dissolution and brittle compounds formation.Braze alloys based on the Au-Pd-Pt system are investigated. The aforesaid liquidus and solidus surfaces are defined from experimental measures. Diffusion, dissolution and inter-granular penetration at the metal/braze alloy interface are described to suggest improvements. Aluminum diffusion from alumina-forming materials towards the braze alloy is the dominant phenomenon during brazing, despite the use of a diffusion barrier. The use of noble materials for the metallic substrate is mandatory.Geometrical and chemical assembly parameters are defined for selected brazed system based on the physicochemical interactions occurring during brazing and aging under air. The best brazed assemblies present an excellent hermeticity after brazing. Thermal cycling aging in severe conditions is detrimental to ceramic-braze alloy bonding, leading to interfacial cracks. Two promising strategies are suggested to ensure a reliable ceramic-to-braze alloy bonding during thermal cycling
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Contri, Boris. "Procédés d’assemblages céramique – métal : étude des couples Inconel®625 – Alumine et Titane Zirconium Molybdène (TZM) – Carbure de silicium." Electronic Thesis or Diss., Limoges, 2023. http://www.theses.fr/2023LIMO0093.
Abstract:
Ces travaux de thèses ont pour objectif de présenter les résultats obtenus sur l'assemblage de deux couples de matériaux métal - céramiques par thermocompression : Inconel®625 / Alumine et TZM / Carbure de silicium. Elle se place dans la continuité des résultats obtenus sur des assemblages similaires, au sein du laboratoire IRCER, en étudiant la faisabilité de liaisons direct et de liaison après préoxydation de la partie métallique. Une partie est dédiée à la compréhension du mécanisme d’oxydation de l’inconel®625 en utilisant une thermobalance à insertion à chaud. A l’aide des cinétiques obtenues, le mécanisme d’oxydation est alors proposé et les conditions de préoxydation pour la partie d’assemblage suivante ont pu être déterminées. Ensuite au cours de ce manuscrit sont rapportés les procédés utilisés et les résultats obtenus après variations de paramètres tels que la température ou le temps de palier de traitement thermique sur les assemblages des deux couples. L'absence de formation d'une interphase pour le couple Inconel®625 / Alumine et la formation d'une interphase complexe pour le couple TZM / Carbure de silicium permette de proposer deux études différentes de liaison céramique- métal. Une partie est également consacrée à la caractérisation de la liaison obtenue, dans chaque cas, afin de déterminer sa tenue et expliquer ses propriétés à l'aide de la microscopie électronique à balayage mais aussi une simulation numérique pour le couple Inconel®625 / Alumine et des tests de tractions pour le couple TZM / Carbure de siliciumThis work has for objective to present the results obtained for the ceramic-metal bonding by hot-pressing in two cases: Inconel®625 / Alumina and TZM / Silicon carbide. All the thesis take place according to the last results obtained for similar bonding, in the laboratory IRCER, by studying the feasibility of direct bonding and bonding after pre-oxidising the metal part. A part of this study is then dedicated to the oxidation behaviour of inconel®625 under CO2 using a thermobalance with a sample hot introduction. Using the oxidation kinetics obtained, the reaction mechanism is proposed and the conditions for the metal pre-oxidation determined.Then during the manuscript are presented the processes and the results obtained after variations of parameters such as temperature and the heat treatment time for the two couples of materials. The absence of inter-phase formation in the couple Inconel®625 / Alumina and the formation of a complex inter-phase in the couple TZM / Silicon carbide allow us to propose two studies with different metal-ceramic bonding.A last part is dedicated to the characterization and the understanding of the bonding obtained in each case. To explain the properties of the samples obtained we used scaning electron microscopy but also numerical simulation for the first couple Inconel®625 / Alumina and tensile test for the second couple TZM / Silicon carbide
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Klein, Robert. "Propriétés de composites céramiques particulaires électroconducteurs, élaborés par compression isostatique à chaud." Limoges, 2004. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/87d1df87-738c-4644-865a-5aa25c91abfd/blobholder:0/2004LIMO0009.pdf.
Abstract:
L'élaboration de matériaux composites particulaires à base de nitrure de silicium Si3N4-TiN, Si3N4-TiB2, Si3N4-HfB2, a été réalisée par compression isostatique à chaud (CIC ou HIP), avec de faibles quantités d'ajouts (Y2O 3, Al2O3 ), afin d'obtenir des matériaux denses. Grâce à la présence de la seconde phase qui leur confère une bonne conductivité électrique, les composites sont usinables par électroérosion (EDM). Leur caractérisation est effectuée par analyses DRX, MEB et MET et leurs propriétés mécaniques (dureté, ténacité, résistance à la rupture à température ambiante et élevée) ainsi que leurs modules élastiques sont analysés. L'étude de la résistance à l'oxydation de ces composites sous flux dynamique d'oxygène pur (900-1400ʿC) montre le meilleur comportement du matériau Si3N4-HfB2. Un matériau multicouche a pu être élaboré après étude de la mouillabilité et de la réactivité d'une brasure Ag-Cu-TiThe aim of this work was the elaboration and the characterization of electroconductive silicon nitride based ceramic composites Si3N4-TiN, Si3N4-TiB2 and Si3N4-HfB2, elaborated by Hot Isostatic Pressing (HIPing). A small amount of sintering aids (Y2O3, Al2O3) led to good densification and their high electrical conductivity authorized electrodischarge machining (EDM). The characterization of the materials was done by XRD, SEM and TEM analysis. Their mechanical properties (microhardness, fracture toughness, flexural strength at low and high temperatures) and the elastic moduli were analyzed. The oxidation resistance, studied under dynamic conditions in pure oxygen, between 900 and 1400ʿC, showed the better behavior of the Si3N4-HfB2 material. A multi-layered material was elaborated after the study of the wettability and reactivity with an Ag-Cu-Ti braze
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Courbiere, Michel. "Etude des liaisons céramique-métal : Application au couple cuivre-alumine." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1986. http://www.theses.fr/1986ECDL0013.
Abstract:
Etude experimentale de la liaison obtenue entre cu et al::(2)o::(3) par 2 procedes n'utilisant aucun autre element d'addition que l'oxygene: la thermocompression et la brasure par l'eutectique cuivre-cuprite (cu::(2)o). Les mecanismes impliques dans la thermocompression sont le fluage de cu, sa diffusion superficielle et des phenomenes d'evaporation-condensation. Dans le cas du brasage, la liaison a lieu par fusion superficielle de l'eutectique cu-cu::(2)o apres oxydation du cu dont l'epaisseur est le facteur preponderant
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Serier, Boualem. "Etude et caractérisation des liaisons céramique-métal élaborées par thermocompression : application au couple Ag/Al2O3." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1991. http://www.theses.fr/1991ECDL0019.
Abstract:
Contrairement a ce qui est souvent admis, les liaisons céramique-métal obtenues sur les systèmes non réactifs (ne donnant pas de phases nouvelles a l'interface) peuvent avoir des caractéristiques mécaniques et d'étanchéités bien supérieures a celles des couples réactifs. Ces derniers sont en effet presque toujours pénalises par les propriétés de phases intermédiaires formées. Pour prouver ceci nous avons choisi d'étudier le couple argent/alumine, particulièrement défavorable du point de vue des coefficients de dilatations thermique du métal et de la céramique et par essence non réactif. Les liaisons sont obtenues par thermocompression (solid stat bonding) et testées mécaniquement par essai de traction, flexion et cisaillement. L’optimisation de la jonction peut être obtenue en jouant sur les paramètres classiques (rugosité de la céramique, température, pression, temps de thermocompression) mais surtout sur la préparation initiale du métal. Nous montrons en particulier le rôle essentiel de la teneur en oxygène en solution dans le métal et du taux d'écrouissage initial de ce dernier. Dans certains cas, nous avons pu obtenir ainsi des interfaces plus tenaces que l'alumine dans des conditions de thermocompression particulièrement intéressantes du point de vue industriel: faible température, faible charge appliquée, cycle thermique limite a une simple montée et descente en température, sans palier. Du point de vue fondamental, les résultats obtenus sont analyses à partir: 1) de l'effet tensio-actif de l'oxygène a l'interface Ag/Al2O3 ; 2) du rôle de l'adhésion plastique dans les premiers instants de thermocompression ; 3) du rôle de la recristallisation du joint dans le processus d'adhésion ; 4) de la diffusion de l'argent dans l'alumine; 5) de l'évolution de la ténacité au voisinage de l'interface céramique-métal
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Colin, Christophe. "Liaisons céramiques/métal à l'état solide par pressage uniaxial et par pressage isostatique." Paris, ENMP, 1991. http://www.theses.fr/1991ENMP0001.
Abstract:
La majeure partie des travaux de thèse a porté sur l'étude des propriétés mécaniques des jonctions céramique/métal en relation avec les processus réactionnels ou diffusionnels s'établissant aux interfaces. Plusieurs types d'association entre céramique et métal ont été considérés : dépôts céramiques projetés par plasma sur substrats métalliques ou assemblages de pièces monolithiques. . .
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Loricourt, Johan. "Réalisation de liaisons céramique-métal par brasage dans une cellule prototype d’électrolyse de la vapeur d’eau à haute température pour la production d’hydrogène." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20037.
Abstract:
L'électrolyse de la vapeur d'eau à haute température et sous pression avec des électrolytes à conduction protonique est un moyen envisagé pour produire massivement de l'hydrogène à un coût compétitif. Pour être fonctionnelle, une cellule d'électrolyse doit être hermétique vis-à-vis de l'extérieur et entre le compartiment anodique (O2 et H2O) et le compartiment cathodique (H2). Ainsi, la réalisation de liaisons céramique-métal est nécessaire, soit pour l'intégration de l'électrolyte (liaison perovskite-métal), soit pour l'intégration d'alimentations électriques (liaison alumine-métal). Compte-tenu des conditions de fonctionnement de la cellule (600°C, 50 bars, vapeur d'eau), seul un procédé de brasage est envisageable pour réaliser des jonctions résistantes mécaniquement et hermétiques. L'expertise des processus de corrosion sous vapeur d'eau a permis de définir la partie métallique et la brasure pour cette application et a montré que des alliages spécifiques étaient requis. L'étude de métallisation des céramiques par PVD pour permettre le mouillage de la brasure au moment du brasage a montré que la présence d'une barrière de diffusion était nécessaire, pour éviter la dissolution du dépôt lors du passage à l'état liquide de la brasure. Après une étude de mouillabilité à chaud de la brasure sélectionnée sur les céramiques métallisées et les substrats métalliques, les liaisons ont été optimisées en appliquant la méthodologie des plans d'expériences sur des éprouvettes normalisées. L'ensemble des résultats a ainsi conduit au développement de liaisons céramique-métal possédant de bonnes propriétés mécaniques (Rm = 60 MPa à 20°C) et hermétiquesSteam electrolysis at high temperature and under pressure with protonic conduction electrolyte is a way to produce hydrogen massively at low cost. To operate, an electrolysis cell must be hermetic especially between the anodic compartment (O2 and H2O) and the cathodic one (H2). Thus, ceramic to metal assemblies are needed, either to insert the electrolyte (perovskite-metal junction) or to realize power supply (alumina-metal junction).Considering the operating conditions (873°K, 725 PSI, steam), only a brazing process is possible to realize strong and hermetic junctions.The evaluation of corrosion process under steam pressure has enabled to select a metallic component and a brazing alloy for this application, and has shown that specific alloys are needed.The studies of ceramics metallization by PVD to assure the brazing alloy wetting throughout the brazing process have shown that a barrier diffusion was necessary to avoid the dissolution of coatings when the brazing alloy become liquid.After wetting experimentations of the chosen brazing alloy over the metalized ceramics and the metallic substrate, ceramic to metal assemblies have been optimized in applying the experimental design methodology on standard samples (ASTM).The whole results have enabled to develop hermetic ceramic to metal assemblies having good mechanical properties (Rm = 8700 PSI at 300°K)
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Tahani, Abdelouahad. "Contribution à la détermination des phases formées à l'interface des liaisons céramo-métalliques : analyse de l'influence de la texture initiale du métal de base sur leurs orientations." Metz, 1993. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1993/Tahani.Abdelouahad.SMZ931.pdf.
Abstract:
Les travaux présentés contribuent à l'analyse des interactions physico-chimiques qui se développent aux interfaces de liaisons céramo-métalliques, lors de la réalisation d'assemblages selon les techniques de brasage réactif direct sous vide et de thermocompression. Nous essayons d'évaluer l'influence de la texture initiale du métal de base sur la morphologie et l'orientation des composés ou phases formées aux interfaces métal de base/métal d'apport. Une méthodologie d'investigation microanalytique est présentée. Celle-ci a pour but de définir la nature des phases ou composés formés, et des relations d'orientations à l'interface métal de base/métal d'apport. Certaines phases sont mises en évidence en fonction de la méthode de liaisons mise en oeuvre et des traitements thermiques post-assemblageThis works represent the contribution of the analysis of the interactions physico-chemicals, which is developing in the binding interfaces of the ceramic-metal, at the time of realization of assembling according to the techniques of metal brazing directly reactive under vacum and thermocompression. We try to evalute the influence of the initial texture of the basic metal on the morphology and the orientation of the compounds or phases formed in the interface between the basic metal and the connection metal. Investigation methodology microanalytical is presented. The aim is to define the nature of the phases or formed compounds, and the orientation relations in the basic metal interface with the connection metal. Some phases are explained as a function of the binding and the heat treatment after assembling
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Carrado, Adele. "Contribution à la caractérisation des propriétés mécaniques et microstructurales des liaisons céramique-métal utilisées pour les applications des matériaux dentaires." Phd thesis, Université de Reims - Champagne Ardenne, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00229712.
Abstract:
L'importance des porcelaines dentaires (pour les méthodes de reconstruction) est liée à l'utilisation de la technique de la Porcelaine Fondue sur Métal (PFM) pour améliorer la résistance des dépôts de céramique.Plusieurs couches de porcelaine sont déposées sur un métal élaboré par moulage. Le coefficient de dilatation thermique de ces porcelaines doit être le plus proche possible de celui de l'alliage. La température de fusion de l ‘alliage doit, de plus, être supérieure à celle de la céramique pour réussir l'opération.
Cette étude porte sur l'évaluation du comportement mécanique à l'interface d'une céramique déposée sur un substrat d'alliage de palladium. Une caractérisation microstructurale et l'évaluation des contraintes résiduelles ont été menées sur différentes couches de l'échantillon. Des évaluations de contraintes ont été réalisées par diffraction neutronique et par rayonnement synchrotron à haute énergie pour caractériser l'état mécanique de l'échantillon. En effet, les propriétés mécaniques des couches métalliques dépendent grandement des contraintes résiduelles induites par l'application du revêtement. Il est alors essentiel de caractériser ces contraintes. Nous présentons ici les aspects généraux de l'évaluation des contraintes résiduelles, un modèle micro-mécanique appliqué dans notre étude et un bref calcul théorique.
Des mesures par diffraction ont été réalisées dans différentes zones de l'échantillon. En particulier, nous avons employé la diffraction neutronique pour analyser la surface et l'épaisseur de la céramique vitreuse et le
coeur du substrat métallique, et le rayonnement synchrotron à haute énergie pour étudier l'interface céramique - métal. De cette façon, nous avons obtenu les meilleures informations sur les différentes régions de l'échantillon analysé.
Pour ces techniques expérimentales, les mesures conduites aux interfaces entre deux différents matériaux sont très difficiles à analyser à cause des déplacements parasites importants du pic de diffraction qui existent dans ces conditions. Ces déplacements ne sont pas liés à l'état de contraintes du volume balayé et peuvent être plus importants que les effets induits par les contraintes. Nous avons développé, pour résoudre ce problème, une modélisation complète des spectromètres 2-axes, basée sur une simulation de type Monte Carlo. Cette modélisation est effectuée à la fois pour les spectromètres de neutrons, et pour les installations utilisant le rayonnement de synchrotron. Elle permet d'optimiser les conditions expérimentales et de définir précisément la taille et la position du volume sonde.
La microstructure de la céramique dentaire et de l'alliage de palladium a été enfin étudiée en utilisant la diffraction des rayons X (DXR), la Microscopie Electronique à Balayage (MEB) et la Spectrométrie à Dispersion d'Energie (EDS). La Microscopie Electronique à Transmission (TEM) à été aussi employée pour étudier les propriétés structurales des matériaux.
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Carradó, Adèle. "Contribution à la caractérisation des propriétés mécaniques et microstructurales des liaisons céramique-métal utilisées pour les applications des matériaux dentaires." Reims, 2001. http://www.theses.fr/2001REIMS031.
Abstract:
L'importance des porcelaines dentaires (pour les méthodes de reconstruction) est liée à l'utilisation de la technique de la Porcelaine Fondue sur Métal (PFM) pour améliorer la résistance des dépôts de céramique. Plusieurs couches de porcelaine sont déposées sur un métal élaboré par moulage. Le coefficient de dilatation thermique de ces porcelaines doit être le plus proche possible de celui de l'alliage. La température de fusion de l 'alliage doit, de plus, être supérieure à celle de la céramique pour réussir l'opération. Cette étude porte sur l'évaluation du comportement mécanique à l'interface d'une céramique déposée sur un substrat d'alliage de palladium. Une caractérisation microstructurale et l'évaluation des contraintes résiduelles ont été menées sur différentes couches de l'échantillon. Des évaluations de contraintes ont été réalisées par diffraction neutronique et par rayonnement synchrotron à haute énergie pour caractériser l'état mécanique de l'échantillon. En effet, les propriétés mécaniques des couches métalliques dépendent grandement des contraintes résiduelles induites par l'application du revêtement. Il est alors essentiel de caractériser ces contraintes. Nous présentons ici les aspects généraux de l'évaluation des contraintes résiduelles, un modèle micro-mécanique appliqué dans notre étude et un bref calcul théorique. Des mesures par diffraction ont été réalisées dans différentes zones de l'échantillon. . .
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Magro, Christophe. "Céramiques supraconductrices de YBa₂Cu₃O₇-δ : étude de leur réactivité chimique et mise en évidence de mécanismes de texturation en liaison avec le courant critique." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR10661.
Abstract:
L'obtention de densités de courant critique élevées dans les céramiques de YBa₂Cu₃O₇-δ requiert une maîtrise de leur microstructure et de leur composition. Nous avons établi des corrélations entre les conditions d'élaboration (influence des carbonates et d'ajouts de CuO-BaCuO2), de traitement chimique (oxydation assistée par un courant électrique, fluoration par voie gazeuse et plasma) et les caractéristiques supraconductrices de ces matériaux. .Obtaining high critical current densities in YBa₂Cu₃O₇-δ ceramics requires a mastery of their microstructure and composition. We have established correlations between processing conditions (influence carbonates and additions BaCuO2-CuO), chemical treatment (oxidation assisted by an electric current, by fluorination gas and plasma channel) and the superconducting characteristics of these materials. .
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Fenard, Emmanuelle. "Céramiques composites du système Ti/B/N : Propriétés mécaniques et résistance à la corrosion." Limoges, 2001. http://www.theses.fr/2001LIMO0029.
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Roux, Philippe. "Rôle de la liaison silicium-hydrogène dans la thermolyse de polymères précurseurs de céramiques à base de carbure, de carbonitrure et de borocarbure de silicium." Bordeaux 1, 1993. http://www.theses.fr/1993BOR10650.
Abstract:
L'objectif de ce travail etait d'approfondir nos connaissances sur les mecanismes de reticulation thermique des precurseurs de carbure, de carbonitrure et de borocarbure de silicium. Ainsi, afin d'envisager les effets structuraux dans la transformation de ces materiaux, de nouveaux polymeres organosilicies modeles possedant des squelettes bien definis ont ete synthetises. L'influence des substituants sur le silicium et (ou) l'azote sur l'aptitude de ces polymeres a donner des rendements de pyrolyse eleves a ete etudiee. Il a ete montre que les liaisons silicium-hydrogene jouaient un role majeur dans ces transformations. Dans le cas des polycarbosilanes, la formation initiale de silylenes et de silenes a ete proposee tandis que des mecanismes faisant intervenir des sila-imines rendraient compte de la transformation des polycarbosilazanes
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Hornebecq, Virginie. "Nouveaux tantalates ferroélectriques de type bronze quadratique de tungstène : de la structure aux propriétés physiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003498.
Abstract:
Ce travail concerne la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux ferroélectriques de structure de type bronze quadratique de tungstène (TTB) à base de plomb et de tantale. A l'aide de calculs théoriques, une corrélation entre température de Curie et liaison chimique a été mise en évidence. Les céramiques étudiées présentent en outre d'autres caractéristiques telles qu'un comportement de type relaxeur ferroélectrique et/ou une relaxation hyperfréquence et/ou une conductivité ionique. D'importants moyens expérimentaux (mesures diélectriques en large gamme de fréquence, mesures par spectroscopie d'impédance, diffraction des rayons X, affinements structuraux, spectroscopie Raman) et théoriques (calculs basés sur la méthode de Hückel Etendue et calculs combinatoires) nous ont permis d'établir des relations étroites entre structure et propriétés physiques. L'ensemble des résultats décrits dans cette thèse constitue une contribution à l'étude des matériaux ferroélectriques de structure de type TTB. Ils ont montré la grande variété des paramètres sur lesquels il est possible d'agir afin d'optimiser les compositions en vue d'une application spécifique.
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Cazajus, Vincent. "Approches numérique et expérimentale de la liaison céramique métal réalisée par brasage en vue de la création d’un outil d’aide à la conception." Phd thesis, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7103/1/cazajus.pdf.
Abstract:
Le but de l'assemblage céramique métal par brassage est d'associer les propriétés souvent antagonistes mais complémentaires de ces deux classes de matériaux. Les difficultés posées par la liaison céramique métal résident bien dans la différence de comportement entre ces matériaux. Notamment la différence de dilatation thermique qui entraine le développement de contraintes résiduelles une fois l'adhésion réalisée par la solidification de la brasure (780°C). L'objet de ce travail est de développer un outil d'aide à la conception des assemblages céramique métal brasés qui permettra de réduire les contraintes résiduelles précitées et d'assurer le bon fonctionnement de l'assemblage. Le travail a été organisé suivant trois étapes majeures : l'identification des lois de comportement des matériaux constituant l'assemblage, l'élaboration de l'outil d'aide à la conception puis sa validation expérimentale dans l'estimation des contraintes résiduelles et dans la prévision de la rupture. KEYWORDS : Ceramic and metallic materials are joined together in order to associate the different but complementary properties of these two kind of materials. The main difficulties in ceramic to metal joining are based on the behaviour difference between these materials. Notably, the difference between the themal expansion coefficient leads to the developpement of residual stresses after the braze alloy solidification (780°C) during brazing process. The framework of this study is to develop a conception tool for the ceramic metal brazed assemblies which allows to reduce the residual stresses values and to ensure its performance. The work has been organised in three major steps: the behaviour law identification of each materials of the assembly, the definition of the numerical conception tool and then the experimental validation of the residual stresses and mechanical behaviour estimation.