Elaboration et caractérisation de céramiques d'alumine sol-gel pure et de nanocomposites alumine sol-gel/carbure de silicium
Auteur / Autrice : | Nelson Heriberto Almeida Camargo |
Direction : | Michel Murat |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie des matériaux |
Date : | Soutenance en 1995 |
Etablissement(s) : | Lyon, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007) |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Une céramique d'alumine pure a été élaborée par procédé sol-gel en utilisant un précurseur organo-minéral. La filiation Sol --> Gel--> Xérogel -->Alumine de transition (calcination à 900°C) - Alumine alpha (calcination à T1> l000°C) -->Céramique (pressage sous charge à T2 = 1550°C) a fait l'objet d'un analyse physico-chimique et microstructurale exhaustive. L'optimisation de la température a permis d'obtenir une céramique présentant une contrainte de rupture en flexion particulièrement performante (environ 700 MPa). Puis une poudre nanométrique de SiC (d = 20-30 nm) a été incorporée (5% Vol. ) au sol avant gélification, incorporation conduisant à une stabilisation thermique de l'alumine de transition. Ce phénomène a été expliqué sur la base d'une limitation des processus diffusionnels associés à la germination-croissance de l'alumine alpha, nécessitant ainsi une températures T1 sensiblement plus élevée pour former le corindon. Tenant compte de ces observations, des échantillons de céramique nano-composite Alumine/SiC ont été préparés par pressage à chaud à différentes température T2 de 155°C à 175°C. Les caractéristiques mécaniques obtenues restent toujours inférieures à celle de la matrice d'alumine pure et la fracture est transgranulaire, conséquence de l'établissement de contraintes internes élevées au cours du refroidissement du matériau. Ces résultats ont été expliqués par l'analyses de la micro- et de la nano-structure des matériaux en utilisant les techniques de microscopie électronique. Les propriétés assez moyennes obtenues, qui résultent en particulier de la mauvaise dispersion du renfort SiC dans la matrice, ont pu être sensiblement améliorées par une opération d'attrition du xérogel composite associée à un recuit qui limite les contraintes. Mais pour obtenir des caractéristiques performantes, de nombreux autres paramètres doivent être pris en compte. Une analyse de ces paramètres est présentée.