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Roussel, Nicolas. Optimisation du dopage d'alumines nanométriques et frittage par SPS : application aux céramiques transparentes

Roussel, Nicolas (2013). Optimisation du dopage d'alumines nanométriques et frittage par SPS : application aux céramiques transparentes.

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Résumé en francais

L'objectif de ce travail est d'évaluer l'effet de faibles quantités de divers dopants (La2O3, ZrO2 et MgO) sur le frittage d'une alumine alpha ultra-pure afin d'optimiser la microstructure de la céramique après frittage SPS pour obtenir des alumines transparentes. Nous avons ainsi montré que les dopants La2O3 et ZrO2 retardaient la densification alors que ce n'est pas le cas de MgO. Lors de l'observation MET de céramiques dopées La2O3, des secondes phases sont détectées aux points triples à partir de 300 ppm La/Al et aux joints de grains à partir de 600 ppm La/Al. L'apparition de seconde phase n'est pas voulue puisqu'elle entraine un gradient d'indice de réfraction et augmente la diffusion de la lumière. Ainsi lors de notre première étude avec de la poudre lyophilisée de 140 nm provenant d'une suspension Baikowski, nous avons pu constater que tous les dopants permettaient une réduction de la taille de grains et une amélioration des propriétés optiques, le plus prometteur étant La2O3. Cette poudre ne nous a pas permis d'obtenir une transparence de plus de 53 % (lambda = 640 nm, e = 0,88 mm). Dans une deuxième étude, nous avons donc choisi une poudre optimisée plus fine (80 nm) et ayant une morphologie plus isotrope. L'utilisation de celle-ci, grâce à l'amélioration des pièces en cru et à sa plus faible température de frittage a permis d'obtenir des céramiques avec des tailles de grains plus faibles (250 nm) et une transparence maximale de 66 %. En dopant cette poudre à l'aide de La2O3, des transparences de l'ordre de 70 % ont pu être atteintes, très proche de la valeur la plus élevée reportée dans la littérature par HIP (71 %).

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Durand, Bernard
Guillemet-Fritsch, Sophie
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Alumine - Transparence - Polycristallin - SPS
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :02 Sep 2013 11:14