Influence du mode de frittage sur la conductivité thermique d’une céramique à faible coefficient de dilatation thermique, β-Zr2O(PO4)2.

Résumé : Cette étude montre l’influence du mode de frittage sur la microstructure et sur les propriétés thermiques du phosphate de zirconium β-Zr2O(PO4)2. Ce matériau, de la famille des céramiques réfractaires, possède un coefficient de dilatation thermique de 1,5.10-6 K-1 considéré comme ultra faible. Chimiquement stable et en grande partie transparent aux radiofréquences, il possède de bonnes qualités pour des applications dans le domaine de l’aéronautique. Bien que découvert en 1985, il demeure malgré tout assez méconnu, de par sa difficulté à être fritté avec des moyens conventionnels, le point de fusion du matériau étant assez élevé (>1600°C). Dans ce travail, les paramètres d’élaboration ont été ajustés pour deux voies de frittage différentes. Le frittage «flash» dit Spark Plasma Sintering (SPS), à pression et température élevées et le frittage avec ajout en phase liquide. Différents échantillons sous forme de pastilles de densité équivalente ont été élaborés. Les mesures des propriétés thermiques ont été réalisées avec le dispositif HOT DISK® qui utilise le principe de la source plane transitoire et l’hypothèse d’un milieu semi infini. Les résultats, présentant l’évolution de la conductivité thermique sur la gamme de température 20-180 °C, montrent une nette influence de la technique de frittage sur les valeurs de conductivité thermique. La technique d’élaboration par frittage SPS permet d’augmenter la conductivité thermique de l’ordre de 20% par rapport à un frittage conventionnel avec ajout. L’influence d’un ajout en phase liquide (MgO) sur la conductivité thermique d’un matériau fritté par SPS a été observée, et des micrographies ont été obtenues mettant en évidence l’apparition d’une seconde phase aux joints de grain. Les mesures ont également souligné l’effet important de la granulométrie de la poudre sur les propriétés thermiques du matériau fritté. Une poudre broyée à l’échelle nanométrique permet une croissance des grains plus homogène. Une structure avec peu de défauts et de porosité engendre une conductivité thermique plus grande. D’autre part, les conductivités propre et axiale des échantillons obtenus par SPS ont été comparées et présentent des variations de l’ordre de 40%. L’anisotropie de la microstructure observée au MEB est due à la forte pression uniaxiale exercée sur l’échantillon au cours du frittage, expliquant une orientation préférentielle des grains.
Document type :
Conference papers
Complete list of metadatas

Cited literature [7 references]  Display  Hide  Download

https://hal-univ-paris10.archives-ouvertes.fr/hal-02008582
Contributor : Administrateur Hal Nanterre <>
Submitted on : Tuesday, February 5, 2019 - 5:26:49 PM
Last modification on : Thursday, October 3, 2019 - 3:26:08 PM
Long-term archiving on : Monday, May 6, 2019 - 5:56:10 PM

File

papierSFT2015versionfinale.pdf
Files produced by the author(s)

Identifiers

  • HAL Id : hal-02008582, version 1

Citation

Julie Cédelle, Isabelle Ranc, Damien Bregiroux. Influence du mode de frittage sur la conductivité thermique d’une céramique à faible coefficient de dilatation thermique, β-Zr2O(PO4)2.. Colloque de la Société Française de Thermique, 2015, La Rochelle, France. ⟨hal-02008582⟩

Share

Metrics

Record views

44

Files downloads

31