Conversions thermiques de nouveaux modèles de précéramiques multi-composants : les complexes « Silatrane-XCL4 » ; X = Ti, Zr

par Jean-Luc Bouliez

Thèse de doctorat en Génie des Procédés Industriels

Sous la direction de Gérard Palavit.

Soutenue en 1991

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Composés organosiliciés
• Azasilatrane
• Céramique non-oxyde
• Carbonitrure de titane
• Carbonitrure de silicium
• Pyrolyse
• Précurseurs
• Matériaux céramiques
• Silicium -- Composés organiques
• Titane
• Silicium

Résumé

Nous avons étudié une nouvelle voie d'élaboration de précéramiques appartenant au système Si/Ti/N/C. Le composé de base retenu est un monomère organométallique à silicium hypervalent : le méthyl-azasilatrane. Cette molécule permet l'apport des éléments Si, N, C (4N pour 1 Si) et conditionne donc l'élaboration de poudres céramiques non-oxydes. Les autres éléments nécessaires à l'élaboration de ces poudres multi-composants (Ti-Zr) sont apportés sous la forme de chlorures et conduisent avec le méthyl-azasilatrane une association de type donneur-accepteur. L'originalité du travail est d'avoir opté pour une architecture bien définie, donc une maîtrise au départ des rapports Si/Ti/N/C pour le complexe azasilatrane-chlorure métallique. La deuxième partie du travail porte sur les conversions thermiques du complexe. L'orientation de la forme cristalline et la nature chimique des produits finaux sont liés aux paramètres de pyrolyse : 1) température (1300°C, 1500°C); 2) vitesse de chauffe (10°/mn, 1°/mn); 3) temps de chauffe (2h, 6h, 12 h, 24 h, 48 h); 4) contrôle des gaz de décomposition thermique (NH3, HCN, C2H4, CH4); 5) atmosphère (NH3, Argon). Cette étude sur les conversions thermiques a permis de préciser quel était le procèdé le plus adapté selon que l'on cherche à obtenir une voie nitrure ou carbonitrure à base de silicium et de titane à partir du complexe « methylazasilatrane-TiCl4 ». Une transformation pyrolytique menée sous atmosphère d’ammoniac conduit à la formation d'une poudre contenant du nitrure de titane et du nitrure de silicium. Une transformation pyrolytique sous argon permet l'obtention de carbonitrure de titane et de carbure de silicium

Titre traduit

Thermal conversions of new models of multicomponent preceramics : « Silatrane-XCL4 » ; X = Ti, Zr”

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