Synthèse in situ de Whiskers SiC et de particules Al(2)O(3) par réduction carbothermique d'aluminosilicates naturels et élaboration de matériaux composites Al(2)O(3)-SiC(w) à partir des poudres synthétisées
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Natural aluminium silicates: kaolinite, pyrophyllite, andalusite and kyanite, were used as precursors for in-situ synthesis of SiC-whiskers and Al203 particles by carbothermal reduction. Phase evolution and microstructural transformations in the systems have been studied as a function of different reaction conditions in the temperature range 1260-1600 °C. The effects of granulometry of the minerals, specific surface and content of carbon in the systems, alumina addition, reaction zone in the samples, and the type of aluminosilicate used have been studied. The role of impurities present in the natural aluminosilicate has been studied by comparison with transformations occurring in pure oxides doped with known concentrations of metals under the same reaction conditions. The reactional mechanisms in the systems were studied on the basis of reaction sequences and thermodynamic calculations. On the other hand, high temperature transformation occurring in the aluminosilicates in the absence of carbon has also been studied in the temperature range 1170- 1600 °C. Synthesized composites Al203/SiC-whisker (and Al203/Zr02/SiC-whisker with zirconia addition) by this in-situ way were prepared under different experimental conditions and 1characterized. The mechanical properties obtained are comparable with those obtained from similar composites prepared by the conventional method of physical dispersion of the phases synthesized separately. The advantages of this in-situ route is to reduce the toxic risk of whiskers by inhalation related to their handling, to simplify the processing of this kind of composites, and to use precursors with large availability such as minerals. The difficulty with this method is the morphological control of the whiskers and the particles because these are not synthesized separately.
Abstract FR:
Des silicates d'aluminium naturels: kaolinite, pyrophyllite, andalousite et kyanite, ont été utilisés comme précurseurs pour la synthèse in-situ de whiskers SiC et de particule sAl203 par réduction carbothermique. Une étude d'évolution de phases et des transformations microstructurales dans les systèmes en fonction de différentes conditions de réaction dans le domaine de température 1260-1600°c a été effectuée. Les effets de la granulométrie des minéraux, de la surface spécifique et de la teneur en carbone dans les systèmes, de l'ajout d'alumine, de la zone de réaction dans les échantillons, et du type d'aluminosilicate utilisé ont été étudiés. Le rôle d'impuretés contenues dans les aluminosilicates minéraux lors de la synthèse a été étudié par comparaison avec les transformations se produisant dans des systèmes comportant des oxydes purs ou dopés en utilisant les mêmes conditions de réaction. Les mécanismes réactionnels dans les systèmes ont été étudiés sur la base des séquences réactionnelles et de calculs thermodynamiques. D'autre part, les transformations se produisant dans les aluminosilicates minéraux en l'absence de carbone ont été également étudiées en fonction de différents paramètres dans la température 1170-1600 oc_ Des composites Al203/SiC-whisker (et Al203/Zr02/SiC-whisker avec l'ajout de zircone) obtenus par cette voie de synthèse carbothermique in-situ ont été préparés sous différentes conditions expérimentales et caractérisés. Les propriétés mécaniques obtenues sont comparables à celles obtenues sur des composites du même type préparés par la méthode conventionnelle de dispersion physique des phases synthétisées séparément. Les avantages liés à cette méthode in-situ sont la réduction du risque toxique des whiskers par inhalation, la simplification du procédé d'élaboration de ce type de composites et l'utilisation de précurseurs de grande disponibilité tels que des minéraux. La difficulté avec cette méthode de synthèse réside dans le contrôle morphologique des phases constituant le composite du fait que celles-ci ne sont pas synthétisées séparément.