Mullitisation et inhibition du retrait dans des systèmes multioxydes alumine-zircon et porcelaine alumineuse - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Mullitization and shrinkage inhibition in alumina-zircon and aluminous porcelain multioxide systems

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

Résumé

Some of the many studies on mullitization associate this with a slowdown in withdrawal. The interpretations of this phenomenon, visible in dilatometry during sintering, remain however relatively obscure because it has never been the subject of an in-depth study. This work aims to clarify the relationship between mullitization and inhibition of shrinkage through the study of two very different systems: a mixture of alumina powders and zircon with a high excess of alumina, with varying zircon levels , and an aluminous porcelain containing nanoparticles of alumina (boehmite gel). The first chapter is devoted to a bibliographic analysis of the mullitization reaction in the many systems in which it takes place. The next two, each dedicated to one of the two studied materials, follow a similar investigation methodology, based on a systematic and anisothermal description of the evolution of the porosity and the phases present, particularly in the temperature range in which the inhibition of shrinkage occurs. The study reveals that this inhibition is associated with intense and rapid mullitization, after which retraction re-accelerates, and leads to the conclusion that it can only be caused by volumic dilation accompanying mullitization. Beyond this common general result, specificities inherent to each material have been highlighted, in particular the crucial influence on the reactivity and the sintering of certain factors such as the use of oxide additions for the alumina-zircon system. the presence of nanometric particles of alumina as well as the particle size of the aluminous degreaser for the porcelain system. Finally, from a strictly material point of view, this study of reactivity and sintering made it possible to overcome the sintering problems in these two systems and to develop alumina-mullite-zirconia composites with dielectric properties comparable to those pure alumina and "special" aluminous porcelains whose raw strength and post-sintering thermomechanical properties are significantly increased over those of conventional aluminous porcelain
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 » dont la résistance à cru et les propriétés thermomécaniques post-frittage sont nettement accrues par rapport à celles d’une porcelaine alumineuse classique.
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  • HAL Id : tel-01697395 , version 1

Citer

Florent Belnou. Mullitisation et inhibition du retrait dans des systèmes multioxydes alumine-zircon et porcelaine alumineuse. Sciences de l'ingénieur [physics]. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01697395⟩

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