Élaboration de matériaux poreux à base de mullite par procédé SHS

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

métaux, frittage, mullite, kaolin, matériaux poreux et porosité

Mots-clés

Matériaux poreux - Thèses et écrits académiques,

Mullite - Thèses et écrits académiques,

Kaolin - Thèses et écrits académiques,

Aluminium - Thèses et écrits académiques,

Magnésium - Thèses et écrits académiques,

Granulométrie - Thèses et écrits académiques

L'objet de cette étude était l'élaboration de composés poreux en mullite, par un procédé de synthèse auto-entretenue (Self-propagating High temperature Synthesis ou SHS) à partir d'une argile kaolinitique d'origine libyenne et de poudres métalliques (Al et Mg). Dans un premier temps nous avons effectué la caractérisation physico-chimique des poudres utilisées. Une étude préalable menée sur des mélanges comportant 89,5% d'argile brute et 10,5% en masse de poudre d'aluminium, avec des ajouts de poudre de magnésium compris entre 0 et 3% en masse, a été effectuée dans les conditions d'un frittage réaction traditionnel sous air. Les différents résultats ont montré que le taux de mullite et la porosité maximale obtenus après un frittage de 5h à 1550°C dépendait essentiellement du taux de magnésium ajouté. Des analyses ATD menées parallèlement sous air et sous balayage d'oxygène ont montré que l'effet endothermique dû à la déhydroxylation de la kaolinite (≈ 600°C) avait un effet défavorable vis-à-vis du déclenchement d'une réaction SHS ; il a donc été décidé de travailler avec une poudre de métakaolin (argile calcinée à 650°C) et, afin de favoriser les réactions d'oxydation, sous balayage d'oxygène. Des expérimentations menées dans ces conditions avec des poudres métalliques de granulométrie différente, ont montré que les produits obtenus par cette voie comportaient, outre la mullite, des phases cristallines résiduelles (Al2O3, SiO2 et Si). L'analyse des différents résultats montre que les poudres fines jouent un rôle prépondérant pour le déclenchement de la réaction SHS en abaissant la température d'ignition, la granulométrie de la poudre de magnésium jouant dans ce cas un rôle essentiel par rapport à celle de la poudre d'aluminium. Outre son effet sur le déclenchement de la réaction SHS, la granulométrie de la poudre de magnésium, semble avoir un effet important sur la macroporosité apparaissant à l'intérieur du compact obtenu, cette dernière étant liée tant à la granulométrie qu'à la teneur en magnésium du mélange.