Mécanisme de la réduction carbothermique du dioxyde de titane : Application à l'élaboration du carbure de titane

Mecanism of carbothermal reduction of titania. Application to titanium carbide synthesis

• Auteur / Autrice : Pascal Tristant
• Direction : Pierre Lefort
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux céramiques
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux céramiques

Cinétique chimique

Thermodynamique

Résumé

Une approche thermodynamique des conditions d'elaboration du carbure de titane par reduction carbothermique est presentee sous forme d'un diagramme de volatilite d'une part et par la minimisation de l'enthalpie libre a temperature variable d'autre part. Les resultats cinetiques de la synthese de tic mettent en evidence trois reactions successives, chacune ayant fait l'objet d'une etude particuliere, permettant ainsi d'identifier les parametres cinetiques determinants: 1) formation des sous-oxydes de titane: la diffusion de l'oxygene dans les sous-oxydes ti#no#2#n##1 formes en cours de reaction (10n3) est le processus elementaire limitant. L'influence de la pression partielle de monoxyde de carbone a ete etudiee et son couplage avec la temperature empeche l'exploitation analytique des courbes cinetiques; 2) reduction carbothermique des sous-oxydes de titane: leur reduction met en evidence un changement de localisation de l'etape limitante, qui se situe dans ce cas a la surface des grains de carbone. Un oxycarbure intermediaire de formule ti#2oc, (a=4. 296 a) se forme en coque creuse a la surface des grains d'oxyde. Des differentes hypotheses discutees, l'enchainement reactionnel mettant en jeu la reaction en phases gazeuses les oxydes de titane (tio) et de carbone (co) est le seul a justifier l'ensemble des resultats experimentaux. L'energie d'activation correspondante est comprise entre 38020 kj. Mol##1 et 41725 kj. Mol##1; 3) formation du carbure: on suit le remplacement progressif de l'oxygene par le carbone dans la structure c. F. C. De l'oxycarbure, qui se traduit par une evolution du parametre de maille vers celui du carbure de titane stchiometrique. Il s'agit la d'un regime purement diffusionnel associe a une energie d'activation de 49212 kj. Mol##1