Le contexte de ces travaux de thèse est la nécessité de développer des procédés innovants pour produire des matériaux nouveaux ou aux propriétés améliorées. Une des solutions envisagées est l'élaboration de matériaux denses nanostructurés. L'objectif a été de concevoir et développer un dispositif de mise en forme de matériaux pulvérulents par frittage FLASH, couplé à la possibilité de réaliser une compaction dynamique, en vue d'obtenir des matériaux aux microstructures originales. Dans un premier temps, le développement et la conception du dispositif ont été réalisés. La suite de l'étude a eu pour objectif l'analyse et la compréhension du fonctionnement du dispositif à travers une analyse mécanique et une étude des matériaux. L'étude mécanique a permis de déterminer la manière dont se propagent les ondes dans ce nouveau dispositif. L'objectif a été la mise en place d'une méthode de correction de propagation des ondes dans le dispositif DCRS, qui pourrait permettre d'estimer l'énergie stockée dans le matériau due à la déformation à partir de l'obtention des courbes contrainte-déformation. L'insertion des éléments en graphite permettant de réaliser le frittage des matériaux pulvérulents provoque en effet une discontinuité mécanique avec les barres métalliques, perturbant la propagation des ondes élastiques. L'étude de l'effet du graphite est déterminée par une étude numérique, et confirmée par les résultats expérimentaux. Une méthode corrective a été mise en place afin de corriger l'effet du graphite sur la propagation des ondes élastiques. L'étude matériaux a permis d'étudier les effets de la compaction dynamique sur les propriétés physiques de différents matériaux mise en forme avec le dispositif DCRS. Une première étape a été la détermination des mécanismes de durcissement d'un cuivre Oxide dispersion Strengthened (ODS) mise en forme avec le dispositif DCRS. L'objectif était d'estimer l'énergie stockée dans le matériau lors de la compaction dynamique pour une température de frittage donnée. Après la caractérisation du cuivre ODS réalisée et les paramètres de mise en forme du cuivre ODS définis, l'analyse des mécanismes de durcissement a permis d'identifier les perspectives pour l'optimisation de la mise en forme de tels matériaux. Une seconde étape a abordé les relations entre microstructures et propriétés physiques dans un nickel pur via les variations de vitesses d'impact et de température auxquelles est effectuée la compaction dynamique lors d'un cycle thermique défini. Les phénomènes physiques de réorganisation microstructurale intervenant lors de la compaction dynamique comme la recristallisation dynamique et le stockage de l'énergie ont ainsi été mis en évidence / This works investigates a new process development in order to consolidate materials with original microstructures thus improved properties. The technological approach was to use powder metallurgy processes and combine FAST sintering with dynamic compaction. In parallel to elastic wave propagation study into the system, a systematic parametric study on the influence of the processing parameters on the material properties was made

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Ce travail porte sur l'évolution microstructurale d'un alliage TiAl lors du frittage par un procédé appelé Spark Plasma Sintering (SPS). Les poudres initiales, élaborées par atomisation, sont constituées principalement d'une phase métastable. Les transformations qui accompagnent le retour à l'équilibre de cette dernière durant un chauffage sont finement caractérisées par MEB, MET et EBSD. Ces transformations seront ensuite utilisées comme marqueur thermique lors de la densification SPS afin de mieux estimer les amplitudes des gradients thermiques et mécaniques du procédé de frittage. Les mécanismes de densification responsables de la formation des cous sont discutés, ainsi que les origines des hétérogénéités microstructurales des échantillons complètement densifiés. Un comparatif des mécanismes de densification et des microstructures finales entre une poudre broyée et une poudre non broyée est dressé. Enfin, l'influence de l'application d'une contrainte dynamique pendant la compaction au moyen d'un dispositif original est présentée / This work focuses on the microstructure evolution of a TiAl alloy during sintering by a process called Spark Plasma Sintering (SPS). The initial powders, elaborated by atomization, consist primarily of a metastable phase. The transformations of the return to equilibrium of the latter during heating are finely characterized using SEM, TEM and EBSD. These phase transformations are then used as a thermal indicator during the SPS densification to estimate the thermal and mechanical gradients. The densification mechanisms responsible for the neck formation and the origins of the microstructure heterogeneities of fully densified samples are discussed. A comparison between the densification mechanisms and the final microstructures of a milled powder and a no milled powder is showed. Finally, the effect of the application of a dynamic stress during the compaction using an original process is presented