Abstract FR:

Le preformage de monocristaux designe des methodes d'elaboration de geometries speciales au plus pres des cotes fonctionnelles. Nees de la necessite de controler le diametre des boules czochralski, ces techniques ont evolue jusqu'a concevoir le tirage au travers de filieres alimentees par des canaux capillaires. Applique au saphir, le preformage pose des problemes de qualite cristalline, de rupture fragile au cours de la croissance, et de respect des tolerances dimensionnelles. Des cristaux sont elabores par croissance capillaire classique et par une technique originale de preformage local dont on effectue la mise au point pour le tirage de tubes, de plaques, de cones, d'hemispheres, etc. Les pieces sont ensuite caracterisees pour verifier qu'elles conservent les proprietes optiques, notamment dans l'infrarouge, et les proprietes mecaniques des monocristaux massifs. Une grande part du travail realise consiste en la simulation numerique des conditions de croissance a haute temperature (t > 2000 c). Le calcul des echanges thermiques dans le four de tirage permet d'etablir les lois de regulation validees experimentalement. Un modele de comportement thermo-elasto-viscoplastique du saphir est mis en place et valide par la simulation d'essais mecaniques rapportes dans la litterature. La modelisation du comportement thermomecanique pendant la croissance donne ensuite une evolution fiable des contraintes dans le cristal et de la degradation de la qualite microstructurale par multiplication de dislocations. Elle est egalement appliquee a l'etude de conditions particulieres de tirage non realisees experimentalement. Enfin, ces calculs qui integrent toute l'histoire de la solidification determinent des criteres de compatibilite pour la croissance sans fissuration.