Céramiques silicatées à résistance mécanique et ténacité élevées

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, frittage, microstructures, mullite, coulage en bande

Mots-clés

Microstructure (physique) - Thèses et écrits académiques,

Mullite - Thèses et écrits académiques,

Rupture, Mécanique de la - Thèses et écrits académiques,

Anisotropie - Thèses et écrits académiques,

Frittage (métallurgie) - Thèses et écrits académiques,

Matériaux céramiques - Thèses et écrits académiques

Des céramiques multicouches à microstructure organisée ont été obtenues à partir de kaolin et de fibres silico-alumineuses. Ce type de microstructure permet d'améliorer significativement la contrainte à la rupture et la ténacité, qui sont des propriétés essentielles des céramiques d'utilisation courante. Les deux voies principales qui favorisent l'organisation microstructurale sont (i) l'utilisation d'un procédé de mise en forme favorisant l'orientation préférentielle de particules de forme anisotrope dans le compact de poudre. C'est le cas des mélanges de kaolinite et de fibres mis en forme par pressage et surtout par coulage en bande; (ii), la recristallisation de cristaux aciculaires de mullite au cours du frittage se fait dans des directions préférentielles à partir des feuillets de kaolinite et des fibres qui ont un rôle de templates pour la croissance orientée de la mullite. Il en résulte un processus anisotrope de frittage dans les directions parallèle et perpendiculaire à l'orientation des feuillets de kaolin et des fibres. Simultanément à la densification, la croissance de la mullite est aussi fortement anisotrope, induisant la formation d'une microstructure micro composite organisée dans laquelle la majorité des grands cristaux de mullite sont principalement orientés dans la direction de coulage et perpendiculairement aux fibres. A l'échelle macroscopique, les matériaux présentent des propriétés mécaniques fortement corrélées au degré d'organisation des cristaux de mullite dans la microstructure. Les valeurs de contrainte à la rupture et surtout de ténacité sont significativement améliorées malgré la faible teneur en fibres (entre 1 et 5% volumique), en comparaison des propriétés de céramiques silicatées usuelles.