Mullitisation et inhibition du retrait dans des systèmes multioxydes : alumine-zircon et porcelaine alumineuse

Mullitisation and shrinkage inhibition in multioxide systems : alumina-zircon and alumina porcelain

• Auteur / Autrice : Florent Belnou
• Direction : Dominique Goeuriot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Grenoble INPG en cotutelle avec Saint-Etienne, EMSE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux céramiques

Zircons

Alumine

Mullite

Résumé

Certaines des nombreuses études sur la mullitisation associent celle-ci à un ralentissement du retrait. Les interprétations de ce phénomène, visible en dilatométrie au cours du frittage, restent toutefois relativement obscures car il n’a jamais fait l’objet d’une étude approfondie. Ce travail a donc pour objectif de préciser cette relation entre mullitisation et inhibition du retrait à travers l’étude de deux systèmes très différents : un mélange de poudres d’alumine et de zircon à fort excès d’alumine, avec des taux de zircon variables, et une porcelaine alumineuse contenant des nanoparticules d’alumine (gel de boehmite). Le premier chapitre est consacré à une analyse bibliographique de la réaction de mullitisation dans les nombreux systèmes où elle a lieu. Les deux suivants, dédiés chacun à l’un des deux matériaux étudiés, suivent une méthodologie d’investigation similaire, reposant sur une description systématique et anisotherme de l’évolution de la porosité et des phases présentes, particulièrement dans le domaine de température dans lequel se produit l’inhibition du retrait. L’étude révèle que cette inhibition est associée à une mullitisation intense et rapide, à l’issue de laquelle le retrait réaccélère, et aboutit à la conclusion qu’elle ne peut être que causée par une dilatation volumique accompagnant la mullitisation. Au-delà de ce résultat général commun, des spécificités inhérentes à chaque matériau ont été mises en évidence, notamment l’influence cruciale sur la réactivité et le frittage de certains facteurs comme l’emploi d’ajouts oxydes pour le système alumine-zircon et la présence de particules nanométriques d’alumine ainsi que la granulométrie du dégraissant alumineux pour le système porcelainique. Enfin, d’un point de vue strictement matériau, cette étude de la réactivité et du frittage a permis de remédier aux problèmes de frittage dans ces deux systèmes et de mettre au point des composites alumine-mullite-zircone présentant des propriétés diélectriques comparables à celles de l’alumine pure et des porcelaines alumineuses ± spéciales α dont la résistance à cru et les propriétés thermomécaniques post-frittage sont nettement accrues par rapport à celles d’une porcelaine alumineuse classique.