Thermodynamic and mass spectrometric study of the behaviour of silicon carbide (SiC) powders at high temperature

• Auteur / Autrice : Gabriele Honstein
• Direction : Christian Chatillon, Francis Baillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Carbure de silicium

Résumé

Le carbure de silicium est un matériau bien connu à ce jour, mail il y a des aspects lors de sa fabrication qui sont mal compris. Le but de ce travail est de contribuer à la compréhension des échanges de matière via la phase gazeuse lors de la fabrication de composants en SiC. La procédure expérimentale utilisée est le suivi in situ de l'évolution des pressions de vapeur ou celle des flux évaporés par spectrométrie de masse et de comparer la morphologie et la structure des poudres avant et après les traitements par différents moyens de caractérisation dont la spectrométrie Raman et les observations MEB et FEG. . Une étude thermodynamique du système SiC-SiO2 précède et encadre l'expérimentale et le calcul des limites de la transition de l'oxydation passive-active du SiC sont effectués. L'influence des paramètres clefs comme la pollution par l'oxygène et les rampes de température sur les pressions partielles de SiO(g) et CO(g) a été observé et relié aux structures obtenues.

Silicon carbide (SiC) is a well known material, but there are still several aspects in its manufacturing which are not well known. The aim of this thesis is to contribute to better understanding of material flows exchange via gaseous phase during bulk SiC manufacturing. The characterization of established gaseous phase above SiC containing powder samples is performed in-situ using mass spectrometry with (i) Knudsen cell or (ii) capillary tubing sampling. The heat treated powders are then characterized using SEM imaging and Raman spectrometry to analyse their state of aggregation, especially necks building between single SiC grains. The experimental study is preceded by a thermodynamic study of the SiC-SiO2 system and SiC passive-active oxidation transition limits computations. The influence of main parameters like oxygen pollution and heating rate on the SiO(g) and CO(g) partial pressures was observed and relied to observed structure of obtained samples.