Contribution à l'étude du mouillage réactif : étude du système aluminium/carbone

par Karine Landry

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Nicolas Eustathopoulos.

Soutenue en 1995

à Grenoble INPG .

mots clés

• Physique
• Chimie
• Etat condense
• Proprietes mecaniques et thermiques
• Chimie generale et physique
• Etude experimentale
• Interface solide fluide
• Interface liquide solide
• Carbone
• Nc
• Aluminium
• Nc
• Mouillage
• Cinetique
• Methode goutte sessile
• Dependance temperature
• Angle contact
• Reaction interface
• Carburation
• Etalement
• Adherence
• 6845g
• Pac
• 8265
• Pac
• C
• Al
• Experimental study
• Solid-fluid interfaces
• Liquid solid interface
• Carbon
• Nc
• Aluminium
• Nc
• Wetting
• Kinetics
• Sessile drop method
• Temperature dependence
• Contact angle
• Interface reaction
• Carburetion
• Spreading
• Adhesion

Résumé

La cinetique de mouillage et sa relation avec la reactivite interfaciale ont ete etudiees pour le systeme aluminium liquide/carbone en fonction des parametres suivants: temperature (entre 1000 et 1250 k), ordre microstructural des substrats de carbone et concentration en elements carburogenes (silicium, titane) dans l'aluminium. Le mouillage a ete etudie par la technique de la goutte posee. Le controle de l'etat de surface des substrats et la caracterisation des produits des reactions interfaciales ont ete realises par les techniques suivantes: microscopie electronique a balayage, microsonde electronique, diffraction des rayons x, profilometrie haute resolution, spectroscopie d'electrons auger et de photoelectrons x. Les conditions experimentales utilisees pour l'etude de la mouillabilite (preparation des echantillons, type du four et nature de l'atmosphere de travail) ont permis d'acceder a l'angle de contact et a l'energie d'adhesion intrinseques du systeme aluminium/carbone. Pour des temps de contact tres courts (interface non-reactive), l'aluminium ne mouille pas le carbone vitreux (l'interface est energetiquement faible). Puis, le mouillage s'ameliore consecutivement a la formation a l'interface d'une couche de carbure d'aluminium. La diminution de la temperature, l'augmentation de l'ordre microstructural du carbone et la presence de silicium dans l'aluminium modifient peu les angles de contact mais conduisent a un net ralentissement des cinetiques d'etalement et des vitesses des reactions interfaciales. De facon plus generale, l'analyse des resultats obtenus pour le systeme aluminium/carbone mais aussi pour un systeme modele (cuivre-silicium et cuivre-titane/carbone), nous a permis d'elucider les questions de la force motrice du mouillage et de la cinetique d'etalement dans les systemes reactifs

Titre traduit

Contribution to the study of reactive wetting: study of the aluminium/carbon system

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