Particulate Reinforced Metal Matrix Composites, or PMMCs, consist of ceramic particulates dispersed in a metal matrix. Powder metallurgy (P/M) techniques are often employed to fabricate these materials. P/M offers the simplest way to ensure good distribution of reinforcement within the matrix. In this work, TiC particles have been dispersed in a Ti matrix, yielding a composite which combines the high hardness and abrasive nature of the ceramic phase with the refractory, metallic properties of Ti.

The microstructure of this material has been investigated for composites having various TiC content (2.5wt%-20wt%). Furthermore, the effect of sintering temperature and time on the microstructural evolution was investigated. The addition of TiC was seen to enhance the sinterability of Ti, making it possible to attain theoretical densities > 99%. Results show that the optimum density is obtained using 2.5 to 5 wt%TiC at a temperature of 1440-1480°C for 2 hours. This study also illustrates the decrease in the microhardness of the TiC particles due to carbon diffusion from TiC into Ti matrix at high sintering temperatures. On the other hand, the addition of TiC significantly increases the overall hardness compare to that of pure Ti.

Les composites à matrice métallique renforcée par des particules ("Particulate Reinforced Metal Matrix Composites" ou PMMCs) sont composés d'une matrice métallique au sein de laquelle sont dispersées des particules de céramique. La métallurgie des poudres est une technique simple, et de fait très employée dans la fabrication de ce type de matériaux. De surcroît, elle permet d'aboutir à une bonne répartition des particules au sein de la matrice. Pour cette these des particules de carbure de titane (TiC) ont été dispersées au sein d'une matrice de titane (Ti). Ce composite associe la dureté exceptionnelle du TiC avec les propriétés métalliques et réfractaires du Ti.

La microstructure de ce matériau a été analysée pour différentes teneurs en TiC variant de 2.5 à 20% en poids. L'influence de la température et du temps de frittage sur l'évolution de la microstructure a également été étudiée. Le pouvoir de frittage du Ti s'est vu amélioré par l'ajout de particules de TiC, permettant d'atteindre des densités supérieures à 99% de la densité théorique. Les résultats ont montré un optimum de densité se situant à une température de frittage de 1440°C-1480°C pour un temps de frittage de 2 heures, et ce pour une teneur de 2.5 à 5% en poids de particules de TiC. Cette étude a également permis d'observer une diminution de la microdureté des particules de TiC à haute température de frittage. Cette diminution a été imputée à la diffusion du carbone du TiC vers la matrice de Ti. Finalement, l'ajout de particules de TiC augmente de manière significative la macrodureté du composite par rapport à celle du titane pur.