Étude de quelques matériaux argileux du site de Lembo (Cameroun) : minéralogie, comportement au frittage et analyse des propriétés d’élasticité

par Pierre Pialy

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Jean-Pierre Bonnet et de Daniel Njopwouo.

Soutenue en 2009

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

mots clés

• Densification
• Modèles de prédiction
• Argile -- Cameroun
• Argile -- Propriétés mécaniques
• Céramique
• Mullite
• Percolation dans les sols
• Frittage (métallurgie)
• Élasticité
• Paragenèse (géologie)

Résumé

L’étude de l’aptitude de quelques matières premières argileuses prélevées sur le site de Lembo (Cameroun) pour la fabrication de produits céramiques de grande diffusion a constitué l’objectif de cette thèse. Pour cela, leur composition minéralogique a été préalablement déterminée par recoupement des résultats issus de différentes techniques de caractérisation. L’étude de l’évolution en fonction de la température du module d’Young de l’échantillon présentant une densification par écoulement d’un flux visqueux à T<1200°C a ensuite été réalisée en y associant des hypothèses sur la distribution des phases présentes. La forte augmentation de ce module observée lorsque la proportion volumique de mullite croît de seulement 4,7% entre 1150 et 1200°C a pu être reliée à un changement de connectivité des aiguilles de mullite et des grains de quartz, qui passent de l’état d’inclusions rigides isolées et noyées dans une matrice plus souple à un sous-réseau rigide percolant. La bonne tenue mécanique de cet échantillon après traitement thermique a ainsi été mise en évidence.

Titre traduit

Study of some clay materials from the Lembo site (Cameroon) : mineralogy, sintering behaviour and analysis of elastic properties

Résumé

The objective of this work was to study the ability of some clay raw materials from Lembo site (Cameroon) for the manufacture of wide diffusion ceramics. In this respect, their mineralogical composition has been determined by using different characterization techniques. The study of the evolution on heating of Young’s modulus of the sample which undergoes densification by viscous flow at T<1200°C has then been achieved by using hypotheses on phases distribution. The strong increase of this modulus observed when the mullite volume proportion increases of only 4. 7% between 1150 and 1200°C has been related to a microstructural transition: the connectivity of mullite needles and quartz grains changes from rigid isolated inclusions in a softer matrix to a rigid percolating subnetwork. The good mechanical strength of the sample after thermal treatment has been therefore brought to light.