Synthèse et comportement thermique (stabilité et frittage) de phosphates de terres rares cériques ou yttriques

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, terres rares, frittage, phosphates, stabilité thermique

Mots-clés

Terres rares - Phosphates - Thèses et écrits académiques,

Phosphates - Synthèse - Thèses et écrits académiques

Des orthophosphates de terres rares, LnPO4,nH2O (Ln = La, Ce ou Y), ont été synthétisés par précipitation en voie aqueuse. L'influence du pH, de la température, de la stoechiométrie en réactifs et de la durée de maturation sur la nature chimique et la morphologie des précipités a été précisée. L'étude de leur comportement thermique a révélé la présence d'une phase métaphosphate secondaire entre 1000°C et 1400°C, particulièrement néfaste au frittage. Elle est éliminée par calcination des poudres à 1400°C. La thermogravimétrie est la meilleure technique pour s'assurer de la pureté des précipités en permettant la détection de cette phase jusqu'à un seuil très inférieur à celui des autres méthodes de caractérisation mises en œuvre (spectrométrie IR ou Raman, analyse chimique, DRX, ATD). Les monazites (La ou Ce)PO4 se densifient par frittage naturel à 1400°C. Le xénotime YPO4 ne se densifie toujours pas à 1500°C. Le frittage sous charge à cette température est nécessaire à sa densification. Les propriétés mécaniques des monazites restent modestes (σf≈120 MPa, K1c≈1,3 MPa.m1/2). Le xénotime a une résistance mécanique beaucoup plus élevée (σf ≈320 MPa, K1c ≈1,5 MPa.m1/2). Une forte croissance aciculaire des grains durant le frittage du xénotime (phénomène qui se produit également durant la synthèse) est à l'origine des différences de comportement et de propriétés entre ce matériau et les monazites.