Etude des nouvelles proprietes de la magnetite et de l'hematite apres transformation par irradiation et par mecanosynthese

par Sophie Meillon

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de H. PASCARD.

Soutenue en 1996

à Paris 11 .

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  • Résumé

    Nous nous sommes interesses au devenir de la magnetite (fe#3o#4) et de l'hematite (alpha-fe#2o#3) lorsqu'on les place dans un milieu hostile: irradiation aux ions lourds (pb) de haute energie (5,96gev), irradiation aux neutrons rapides et mecanosynthese. La magnetite est elaboree par voie ceramique. Elle est obtenue par chauffage a 1300 de l'hematite sous atmosphere neutre. L'etude de l'endommagement de la magnetite par des ions lourds de haute energie (excitation electronique) montre l'existence de defauts spheriques etendus (traces discontinues) tout le long du parcours des ions. Ces traces, caracterisees par microscopie electronique a haute resolution, temoignent de legers deplacements atomiques sans modification profonde de la structure (absence de phase amorphe), meme a tres forte fluence (3 10#1#2pb. Cm#-#2). Les resultats obtenus par spectrometrie mossbauer, par magnetometrie et par mesure des cycles d'hysteresis en champ faible sont interpretes de facon coherente par un modele magnetoelastique qui explique la restauration des proprietes magnetiques de la magnetite apres irradiation. L'etude de l'endommagement de la magnetite et de l'hematite par irradiation aux neutrons rapides (collisions elastiques nucleaires) a ete effectue par diffraction de neutrons thermiques. Une tres faible variation du parametre de reseau est observee pour la magnetite. Elle est accompagnee d'une quasi invariance de la distribution des moments magnetiques des ions fer dans les differents sites de la structure spinelle. Pour l'hematite, on assiste a une dilatation anisotrope de la maille cristalline hexagonale suivant l'axe c. Ce resultat est coherent avec les resultats obtenus par mecanosynthese. Enfin, nous avons mis en evidence, par mecanosynthese, l'existence d'une transformation de phase originale: la transformation directe de l'hematite en maghemite. Le passage de la forme hexagonale (hematite) a la forme cubique a faces centrees (maghemite) s'accompagne aussi d'une dilatation de reseau, plus aisee dans la direction de l'axe c. Il met en jeu un mouvement des plans d'atomes oxygene par une sequence de cisaillement periodique. Un modele simple de la transformation a ete propose


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Informations

  • Détails : 243 P.
  • Annexes : 163 REF.

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