Matériaux de mullite à microstructure organisée composés d'assemblage muscovite-kaolinite

Mullite materials with an organized microstructure from kaolinite-muscovite assemblages

• Auteur / Autrice : Fayza Gridi-Bennadji
• Direction : Philippe Blanchart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Phyllosilicates

Kaolin

Mullite

Composites

Résumé

Des matériaux de mullite à microstructure organisée sont réalisés à partir d'assemblages des minéraux muscovite et kaolinite. L'étude par diffraction Rx et de neutrons de la muscovite montre l'effet de la température sur la réduction de l'organisation structurale, alors que l'arrangement en feuillets et l'alignement préférentiel des unités structurales dans les 3 directions de cristallisation sont maintenus jusqu'à 1095°C. La croissance organisée de grands cristaux de mullite est favorisée par un phénomène d'épitaxie. L'étude de la cinétique des transformations thermiques et du processus d'exfoliation de la muscovite ainsi que du cycle de frittage permettent d'obtenir des substrats de 500µm d'épaisseur. Les corrélations entre la microstructure et les propriétés mécaniques montrent la possibilité d'obtention de matériaux dont la résistance mécanique et la ténacité sont élevées en comparaison de celles des matériaux de composition similaire.

Micro-composite materials with an organized microstructure with mullite are formed from assemblages of muscovite and kaolinite minerals. Rx diffraction and neutron studies of muscovite point to the temperature effect on the reduction of the structural organization, while sheet arrangements and preferential orientations of structural units in the 3 directions of mullite crystals are maintained up to 1095°C. These behaviors favor the organized growth of large mullite crystals by epitaxy on the high-temperature form of muscovite. The study of the kinetics of thermal transformations and of the exfoliation process of muscovite leads to the optimization of the sintering process of substrates with a thickness of 500µm. The study of correlations between microstructure and mechanical properties leads to the optimization of materials with a higher strength and fracture toughness, in comparison with the behavior of similar materials.