Verres et vitrocéramiques oxyazotés des systèmes Nd-Si-Al-O-N et Y-Si-Al-O-N : propriétés et comportement à l'oxydation

Oxynitride glasses and glass-ceramics in ND-SI-AL-O-N and Y-SI-AL-O-N systems : properties and oxydation behaviour

• Auteur / Autrice : Makdad Sebai
• Direction : Paul Goursat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Verre de silice

Microstructure (physique)

Vitrocéramique

Résumé

Les verres et vitroceramiques oxyazotes constituent une nouvelle generation de materiaux. La preparation et la caracterisation de nombreuses nuances dans les systemes nd-si-al-o-n et y-si-al-o-n ont permis d'etablir des relations entre la composition du verre ou la microstructure de la vitroceramique et les proprietes physiques ou chimiques, en particulier la tenue a l'oxydation. Par ailleurs, les resultats obtenus sont utilises pour comprendre l'evolution du comportement a haute temperature du nitrure de silicium si#3n#4 fritte avec ajout. L'incorporation de l'azote dans un verre d'oxyde induit une augmentation de la densite, de la temperature de transition vitreuse, de la microdurete et une diminution du coefficient de dilatation thermique. De toutes les proprietes etudiees, ce dernier est le plus sensible a la teneur en elements metalliques. La reaction des verres avec l'oxygene debute au dessus de la temperature de transition vitreuse, la vitesse de degradation etant tres sensible a la composition. Ainsi, la resistance a l'oxydation augmente avec la teneur en azote, lorsque le neodyme est remplace par l'yttrium, l'aluminium par le silicium ou par l'yttrium. En l'absence d'une cristallisation du substrat, l'oxydation des verres est controlee par un regime de reaction dont la progression de l'interface interne constitue l'etape limitante. L'etude de la cristallisation des diverses nuances montre que la nature des phases cristallines formees depend non seulement de la composition initiale mais egalement des conditions des traitements thermiques en raison de transformations polymorphiques. Pour toutes les nuances elle debute par la precipitation d'un silicate d'yttrium ou de neodyme. La presence de l'azote et de l'aluminium influence la sequence de formation des silicates. La determination des proprietes des vitroceramiques revele une nette augmentation du module d'young et du coefficient de dilatation thermique par rapport a ceux des verres de depart. Le suivi de l'oxydation sous air montre que les phases quaternaires ou quinaires oxyazotees accelerent la degradation des vitroceramiques. En revanche, la presence de l'oxynitrure de silicium induit un regime diffusionnel et confere aux materiaux une bonne resistance jusqu'a 1300c. Ce travail a permis de comprendre les mecanismes de degradation des verres et vitroceramiques oxyazotes et de selectionner les compositions les mieux adaptees pour les utilisations a haute temperature