Caractérisation physico-chimique de céramiques thermomécaniques traitées par implantation ionique

Physico-chemical characterization of ion-implanted thermomechanical ceramics

• Auteur / Autrice : Christophe Donnet
• Direction : Jean Tousset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Tousset

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alumine

Zircone

Ions métalliques

Couches minces

Ions -- Implantation

Traitements de surface

Matériaux céramiques

Résumé

L'amelioration des proprietes de surface de materiaux ceramiques necessite la mise en uvre de differentes techniques de traitement de surface. Parmi celles-ci, l'implantation ionique presente l'originalite de creer dans des conditions hors equilibre thermodynamique une couche fine de composition determinee, caracterisee par des proprietes (mecaniques, electriques) differentes du materiau non traite. Le sujet de these consiste a realiser des implantations a fortes doses d'ions metalliques (zirconium, fer, cuivre et aluminium) dans des ceramiques a usage repandu: l'alumine polycristalline et la zircone totalement stabilisee. La mise en uvre de techniques complementaires d'analyse de surface permet de realiser une analyse physico-chimique et structurale de la couche implantee, en fonction de la nature de l'ion, de parametres d'implantation (temperature, dose, energie) et de traitements thermiques realises a l'issue de l'implantation a diverses temperatures et sous atmosphere controlee. Les techniques utilisees sont les methodes nucleaires (spectrometries de retrodiffusion et de reactions nucleaires, spectroscopie mossbauer a electrons de conversion), la diffraction x sous incidence rasante, la spectroscopie esca, les microscopies electroniques a balayage et a transmission. L'utilisation et la mise au point de programmes de calcul permet une description qualitative et quantitative des phenomenes lies a l'interaction particule-matiere. Ces calculs sont confrontes aux resultats experimentux delivres par les methodes nucleaires. Les techniques d'analyse chimique et structurale mettent en evidence les differents etats de charge et phases associes aux elements implantes avant et apres traitement thermique: formation de composites metal-ceramique et ceramique-ceramique suivant les conditions de traitement. L'influence de ces differents traitements sur les proprietes mecaniques est etudiee au sein d'une collaboration entre plusieurs equipes de recherche