Modification des alumines par des nitrures à l'état fondu

Alumina modified by refractory nitrides from solidified melts

• Auteur / Autrice : Sabine Guichard
• Direction : Francis Millot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Abrasifs

Hautes températures

Lasers

Nitrures

Alumine

Résumé

Une étude systématique de l’incorporation de nitrures réfractaires dans l’alumine obtenue par solidification rapide est présentée. Les échantillons étudiés sont des matériaux composites fabriqués à partir d’alumine modifiée par quelques pour cent d’azote et par différents oxydes dans le but de référencer les structures obtenues et d’améliorer, pour certains, les propriétés abrasives de l’alumine. Un mélange compact de poudre est fondu dans un four de lévitation aérodynamique équipé avec deux lasers CO2 de 120 Watt permettant d’obtenir une goutte liquide à au moins 2000°C. Après solidification, les échantillons sont sphériques et ont un diamètre de 2 à 3 mm. L’examen par DRX et MEB/EDS révèle des matériaux composites caractéristiques de la stabilité des nitrures introduits par rapport au nitrure d’aluminium. Ainsi, le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum stabilisent des aluminates et l’oxynitrure d’aluminium. Le titane, le zirconium et l’hafnium stabilisent leur nitrure ou oxynitrure. Enfin, de stabilités comparables au nitrure d’aluminium, l’yttrium et le lanthane forment des aluminates tandis que le niobium et le tantale forment des nitrures ou oxynitrures. La spectrométrie de rétrodiffusion Rutherford et l’analyse par réaction nucléaire sont couplées pour quantifier respectivement les éléments majeurs et l’azote composant les échantillons. Pour évaluer, enfin, la capacité abrasive de ces matériaux, des propriétés mécaniques sont mesurées par plusieurs techniques : examen micrographique, microdureté, vitesse du son, usure, compression et modélisation par éléments finis.