Dans un article publié dans Science, le 23 août 2019, des chercheurs américains sont parvenus à lever les difficultés relatives à la résistance des céramiques aux hautes températures. Il s’agit de Javier Garay, professeur de l’université de San Diego et Guillermo Aguilar, de l’université de Riverside. Leur méthode repousse les limites du procédé actuellement privilégié. Présentation.
Une soudure laser à impulsion ultrarapide
Le procédé de « soudure laser à impulsion ultra rapide » (« ultrafastpulsed laser welding » en anglais), développé cet été par les chercheurs américains, fonctionne dans les conditions ambiantes, contrairement aux méthodes actuelles qui nécessitent un four.
Grâce à un laser ultra-rapide pulsé, utilisant moins de 50 watts de puissance, les matériaux céramiques fondent et fusionnent localement.
Concrètement, la méthode consiste à diffuser de courtes impulsions laser, de l’ordre de 2 picosecondes répétées à une fréquence de 1 MHz, le long de l’interface entre les deux pièces à souder. Avec ces paramètres, « cela maximise le diamètre de fonte, minimise l’érosion de matière et optimise le temps de fonte pour la meilleure soudure possible » précise Guillermo Aguilar. La propagation du laser sur la céramique étant maîtrisée par la modification des propriétés optiques du matériau (ajustement de la dispersion et de l’absorption de la lumière).
Une méthode valable pour de nombreuses applications
Les auteurs de l’étude affirment que si « la plupart des expériences ont été faites avec la YSZ [Zircone Stabilisée à l’Yttrine], nous avons constaté que le procédé fonctionnait avec les deux » à savoir l’Alumine (AI2O3).
Ces deux formes de céramiques sont couramment utilisées dans l’industrie, appréciées pour leur biocompatibilité, la dureté extrême et leur résistance à l’éclatement. Dès lors, les applications de ce nouveau procédé sont nombreuses : « l’électronique, la production d’énergie, les implants biomédicaux ou les matériaux résistants aux hautes températures ».
À cette heure, la méthode du groupe de recherche Garay et Aguilar n’a été testée que sur des petites pièces, inférieures à 2 centimètres. Elle doit désormais s’explorer sur de plus grandes tailles, des matériaux différents et une géométrie variée.
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