Etude des propriétés physiques du laiton pré-allié consolidé par frittage

Abstract

Resumé Ce travail porte sur l’étude des propriétés mécaniques, structurales et microstructurales de poudres de laiton Cu₇₀Zn₃₀ préalablement broyé après le frittage à 600 °C, à travers des analyses par diffraction aux rayons X (DRX), essais de microdureté Vickers et observation par microscope optique. Les analyses DRX montrent qu’à partir de 3 h de broyage, des phases nanométriques telles que Cu₀.₆₃Zn₀.₃₇, Cu₅.₅₉Zn₇.₄₁, CuZn et CuZn₃ se forment et restent stables jusqu’à 12 h, avec une structure potentiellement auxétique. L’observation optique met en évidence une microstructure homogène et densifiée après 12h de broyage. Les mesures de microdureté montrent une amélioration notable des propriétés mécaniques, la dureté passant de 100 HV à 250 HV entre 1 h et 12 h de broyage, en lien avec l’affinement des grains. Le frittage à 600 °C se révèle donc efficace pour densifier la poudre broyée, stabiliser les phases formées et renforcer les propriétés mécaniques du matériau. Mots clé : Cu₇₀Zn₃₀ ; Broyage mécanique ; Frittage ; DRX ; Microdureté Vickers.

Abstract This work focuses on the study of the mechanical, structural, and microstructural properties of mechanically milled Cu₇₀Zn₃₀ brass powders after sintering at 600 °C, through X-ray diffraction (XRD), Vickers microhardness testing, and optical microscopy. XRD analyses show that from 3 hours of milling, nanometric phases such as Cu₀.₆₃Zn₀.₃₇, Cu₅.₅₉Zn₇.₄₁, CuZn, and CuZn₃ are formed and remain stable up to 12 hours, with a potentially auxetic structure. Optical observation reveals a homogeneous and densified microstructure after 12 hours of milling. Microhardness measurements indicate a significant improvement in mechanical properties, with hardness increasing from 100 HV to 250 HV between 1 and 12 hours of milling, linked to grain refinement. Sintering at 600 °C is therefore effective in densifying the milled powder, stabilizing the formed phases, and enhancing the mechanical properties of the material. Keywords: Cu₇₀Zn₃₀;Mechanicalmilling;Sintering;XRD; Vickers microhardness..

ملخص يركّز هذا العمل على دراسة الخواص الميكانيكية والبنيوية والمجهرية لمساحيق سبيكة النحاس والزنك Cu₇₀Zn₃₀ ، التي خضعت مسبقًا للطحن الميكانيكي، بعد عملية التلبيد عند 066 درجة مئوية، وذلك باستخدام تقنيات حيود الأشعة السينية ( ، واختبارات الصلادة الدقيقة بطريقة فيكرز، والمجهر الضوئي. تكشف تحاليل XRD أنه ابتداءً من 3 ساعات من الطحن، تتكوّن مراحل نانوية مثل Cu₀.₆₃Zn₀.₃₇ و Cu₅.₅₉Zn₇.₄₁ و CuZn و CuZn ₃ ، وتبقى مستقرة حتى 21 ساعة، مع احتمال امتلاكها لبنية أوكسيتية. كما تُظهر الملاحظة البصرية بنية مجهرية متجانسة وكثيفة بعد 21 ساعة من الطحن. وتُظهر قياسات الصلادة الدقيقة تحسنًا ملحوظًا في الخواص الميكانيكية، حيث ارتفعت الصلادة من 266 HV إلى 156 HV بين الساعة الأولى والساعة الثانية عشرة من الطحن، وذلك بفضل دقة حجم الحبيبات. ويُعد التلبيد عند 066 درجة مئوية فعّالًً في تكثيف المسحوق المطحون، وتثبيت المراحل المتكوّنة، وتحسين الخواص الميكانيكية للمادة