Synthèse de carbure de titane par combustion auto-propagée : germination, croissance et stabilisation de nanostructures

by Benoit Cochepin

Doctoral thesis in Milieux denses, matériaux et composants

Under the supervision of Sylvain Dubois.

  • Alternative Title

    Combustion synthesis of titanium carbide : nucleation, growth and stabilization of nanostructures


  • Abstract

    The main goal of this study is to better understand physico-chemical phenomena during SHS reactions. The quench method enabled us to characterize the product microstructure during transitional steps of the TiC synthesis. First seeds of carbide nucleate on C particles from a titanium liquid phase. Thanks to WDS, we showed that TiC grain composition and size continuously increases until it reaches the stoichiometry and its equilibrium size. The grain growth occurs also with other phenomena which lead to the broadening of the grain size distribution but also to a lognormal type distribution. Infrared thermography enabled us to show that the final grain size is controlled by convolution of temperature and time. Thus, the stabilization of nano-TiC can be achieved by increasing the number of nucleation sites and by decreasing the combustion temperature. We showed the ability to stabilize grains of nano-TiC by adding nanostructured diluents to mechanically activated reactant mixtures.


  • Abstract

    L'objectif principal de cette étude est de mieux appréhender les phénomènes physico-chimiques lors de réactions SHS. La trempe nous a permis d'accéder à la microstructure transitoire des produits lors de la synthèse de TiC. Les premiers germes de carbure apparaissent à la surface de particules de C depuis une phase liquide. Les analyses WDS ont permis de montrer que la composition et la taille des grains de TiC augmentent ensuite continûment. La croissance s'accompagne d'autres phénomènes qui conduisent la distribution en taille à s'élargir et à devenir log-normale. La thermographie infrarouge a permis de montrer que la taille finale des grains est contrôlée par la convolution température-temps. Ainsi, la stabilisation de TiC nanostructuré peut être réalisée en augmentant le nombre de sites de germination et en abaissant la température de combustion. Nous avons réussi à stabiliser des nanostructures de TiC en ajoutant des diluants nanostructurés aux mélanges activés mécaniquement.

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Informations

  • Details : 1 vol. (212 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 115 réf.

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  • Library : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
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  • Odds : 05/POIT/2311-B
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