Étude des joints de grains dans l'alumine polycristalline

¹ ETCA Arcueil
² Professeur à l'Université Paris XI

Résumé

Les propriétés d'emploi des alumines polycristallines et en particulier les propriétés mécaniques sont fortement fonction de la nature chimique et cristallographique des interfaces. Le but de cette étude est de comprendre la structure des joints de grains dans des alumines contenant des éléments d'addition différents, et d'établir une relation entre la localisation et la quantité d'impuretés ségrégées et la structure des interfaces. L'étude est faite en microscopie électronique par transmission et s'appuie sur un modèle géométrique de structure des joints de grains basé sur la notion de coïncidence. En effet les travaux récents effectués sur les céramiques, en particulier les oxydes, ont montré que la structure des joints dans ces matériaux peut être interprétée avec les mêmes modèles que ceux utilisés avec succès dans les métaux. En ce qui concerne la ségrégation d'équilibre dans les oxydes ioniques, elle met en jeu non seulement la taille du soluté comme dans les métaux mais également son état de valence qui va modifier la charge d'espace associée au joint. Il peut en résulter des changements de la structure des joints, peu étudiés jusqu'à présent. Le premier objectif de l'étude est de déterminer, d'un point de vue statistique, quels sont les joints stables dans une alumine relativement pure. Auparavant nous précisons la description des joints de grains dans le système hexagonal. Nos résultats montrent qu'il existe un nombre important de joints spéciaux proches d'une position de coïncidence, et tentent de préciser le rôle éventuel du plan du joint. Dans un second temps nous nous proposons d'étudier l'influence des impuretés ségrégées aux joints sur leur structure à l'équilibre. Ces connaissances sont nécessaires à une meilleure compréhension des mécanismes d'élaboration et du comportement de l'alumine polycristalline.