ELBORATION ET CARACTERISATION D’UN COMPOSITE A DISPERSOIDES A BASE D’ALUMINE ET DE ZIRCON

Abstract

La mullite (3Al2O3-2SiO2) est très utilisée dans l’industrie des céramiques traditionnelles ou thermomécaniques. Ses atouts résident dans ses nombreuses propriétés avantageuses telles que: la haute température de fusion et le faible coefficient de dilatation thermique. En plus, la mullite est un candidat sérieux pour de nouvelles applications comme matériau d’ingénierie à haute température du fait de sa bonne tenue au fluage. L’un des problèmes majeur de la mullite est sa faible ténacité. Parmi les méthodes de renforcement, l’incorporation de particules de zircone (ZrO2) dans la matrice mullitique comme dispersoides. Dans ce cas, on exploite, comme mécanisme de renforcement, la transformation de phase de la zircone (tétragonale  monoclinique). Dans ce travail, nous avons substitué l’alumine- par la gibbsite Al(OH)3 pour élaborer un composite à dispersoides mullite-zircone. Tout d’abord, nous avons étudié la poudre de départ (gibbsite) pour mieux comprendre les transformations de phases. Nous avons montré, par analyse thermogravimétrique, que le problème de fissuration des échantillons élaborés à partir de la gibbsite est directement lié au dégagement brutal de l’eau de structure. On a rencontré le même problème dans le cas du mélange gibbsite-zircon. Ensuite nous avons substitué la poudre de gibbsite par une gibbsite partiellement déshydratée (Boehmite : AlOOH), pour remédier à ce problème. Enfin, on a préparé le composite mullitezircone à partir de la Boehmite et du zircon. La densité apparente et la porosité ouverte ont été mesurées par la méthode d’Archimède. Une étude microstructurale a été faite par microscopie électronique à balayage. Les spectres de diffraction des rayons X ont confirmé la décomposition totale du zircon et la formation du composite mullite-zircone pour un frittage à 1500°C pendant 2h. Les résultats de la résistance à la rupture et de la ténacité, mesurées par flexion à quatre points, ont montré que les propriétés mécaniques de ce composite sont directement liées à la microstructure qui est contrôlée par les conditions d’élaboration (température et temps de cuisson). A travers ces résultats, nous avons mis en évidence la possibilité d’élaborer par frittage-réaction le composite mullite-zircone à partir de la boehmite (en remplacement de d’alumine-α) et du zircon (ZrSiO4). Ce composite présente des propriétés mécaniques fort intéressantes.