Sintering, Co-sintering and Microstructure Control of Oxide based Materials : Zirconia, Alumina, Spinel, Alumina-Zirconia and Spinel-Alumina

• Auteur / Autrice : Emre Yalamac
• Direction : Claude Carry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zircone

Alumine

Spinelles

Résumé

La densification et l'évolution microstructurale de bimatériaux copréssés alumine (Al2O3) – zircone (Y-ZrO2) and alumine – spinelle (MgAl2O4) ont été étudiées. Avant les études de co-frittage, les comportements en frittage des poudres submicroniques d'alumine, de spinelle et de zircone mises en oeuvre ont été étudiés par dilatométrie verticale Les effets de traitements de pré coalescence et de frittage en deux étapes sur la densification et la microstructure des céramiques spinelle ont été caractérisés. Le développement de couches interfaciales entre la spinelle et l'alumine a été étudié lors de traitements thermiques dans la gamme de température 1400-1500°C. Des liaisons sans fissures ont été observées dans des bimatériaux spinelle – alumine mis en forme par UP + CIP. Une intercouche de grains colonnaires de spinelle a été mise en évidence. Il a été montré que la croissance de cette intercouche à partir de la partie spinelle au détriment de la partie alumine suivait une loi cinétique parabolique. Les essais de couples de diffusion de matériaux prédensifiés ont montrés le développement de grains colonnaires de spinelle avec la même cinétique que dans les bimatériaux cofrittés

Densification and microstructural evolution during co-sintering of alumina (Al2O3) – zirconia (Y-ZrO2) and alumina – spinel (MgAl2O4) co-pressed bi-materials were investigated. Before co-sintering studies of bi-materials, sintering behaviors of the submicron powders of alumina, spinel and zirconia were studied separately by vertical dilatometer. The effects of precoarsening and two-step sintering treatments on the densification and microstructure of spinel ceramics were also investigated. The interface layer development between alumina and spinel during thermal treatment in 1400- 1500°C temperature range were carefully investigated. Crack-free bonds were observed in alumina – spinel bi-materials after compaction by UP+CIP. A spinel interlayer with columnar grains was observed. Growth of this interlayer from spinel toward alumina was found to follow parabolic kinetics. Diffusion couple tests produced the same columnar spinel grains at the interface with the same kinetics as in co-sintering experiments