Pyrolyse de précurseurs de nitrure de bore : influence de la structure et des paramètres de la décomposition thermique sur la microstructure de la céramique

par Alain Fabre

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux céramiques

Sous la direction de Michel Billy et de Paul Goursat.

Soutenue en 1989

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Polyborazine organosiliciée
• Nitrure de bore -- Précurseurs -- Thèses et écrits académiques
• Pyrolyse -- Thèses et écrits académiques
• Réticulation (polymérisation) -- Thèses et écrits académiques
• Silicium -- Applications industrielles -- Thèses et écrits académiques
• Borazine -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Deux types de précurseurs du nitrutre de bore (borazane, polyborazines siliciées) ont été pyrolysés dans le but d'étudier les relations entre l'architecture moléculaire du précurseur et la microstructure de la céramique. La sublimation et la décomposition du borazane provoquent le départ d'hydrogène, d'ammoniac, d'aminoborane et de borazine (40 à 45% en masse) entre 140 et 250°C, et la formation de macromolécules séparées par une porosité importante. De 500 à 700°C, l'élimination d'hydrogène entraîne une faible perte de masse, une augmentation de la densité et une réticulation de polymères tridimensionnels. La cristallisation des pyrolysats s'effectue rapidement à partir de 1100°C pour conduire à du nitrure de bore α. Cependant, le pontage par des traces d'oxygène des entités formées à basse température freine la réorganisation structurale. Les précurseurs siliciés traités en atmosphère d'ammoniac ont un rendement faible. Le dégagement important (70-75% en masse) de volatils entre 100 et 600°C au sein d'un liquide qui devient progressivement pâteux puis solide, en raison de réactions de polymérisation, conduit à des pyrolysats ayant l'aspect d'une mousse. La présence d'un état liquide permet d'aboutir à des grains compacts. Dans cet intervalle de température, la réaction de l'ammoniac avec les précurseurs semble favoriser la formation de polymères réticulés et le départ de composés siliciés. Le silicium piégé dans la structure rend la cristallisation plus lente que pour le Borazane.

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