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Chapitre 1 renforcement de verre Une étude de trempe chimique dans un bain de nitrate de potassium à une température de 400C° a été réalisée par R. Tondon et al [TOND 90] sur un verre silico-sodo-calcique pour plusieurs durées. Les résultats ont montré qu’une durée d’échange de 4 heures a permis d’obtenir une compression sur une couche de 7,5µm de profondeur avec des contraintes de compression de l’ordre de 920 MPa. La figure (1.9) montre que pour une composition de verre donnée, la résistance en flexion Rf augmente avec le temps mais diminue avec la température à cause de la relaxation des contraintes. Figure 1.9: Résistance d’un verre alumino -silicaté ayant subi un échange ionique à différentes températures (a : 450 C°, b : 550 C°, c : 650 C°, d : 575 C°) [Dona 89] La température et le temps de traitement sont les deux variables du processus de diffusion. Si la température est élevée, le taux de diffusion est plus grand mais d’autre part, le temps de relaxation des contraintes de compression induites en surface est plus court. En résumé, on déduit qu’il y’a un temps optimal de traitement pour le renforcement. Ce temps ne doit pas conduire au phénomène de la relaxation viscoélastique des contraintes et la relaxation structurale. [GUIL 89] - 20 -
Chapitre 1 renforcement de verre Figure1.10 : Effet de la température de l’échange sur les contraintes résiduelles [SANE 87]. d. DOUBLE ECHANGE IONIQUE : Les matériaux fragile, tels que la céramique et les verres inorganiques, sont sensibles aux dommages extérieurs de contact qui réduisent la résistance et mènent souvent à l'échec catastrophique [SGLA 01]. Pour réduire ces microfissures qui se trouvent en surface, deux stratégies peuvent êtres envisagées : le simple ou le double échange ionique. Ils ont été mené une étude concernant la trempe chimique par le double échange ionique en deux étapes [SCHO 80]: Dans un premier temps, les échantillons de verre de silice ont été immergés dans un bain de nitrate de potassium pur (KNO3) à une température de 500C° durant 24heures. Une fois les couches superficielles sont mises en compression, les échantillons ont été de nouveau plongés dans un bain composé d’un mélange de nitrate de sodium NaNO3 et de nitrate de potassium KNO3 avec des proportions différentes (30 à 70%) ; le temps de maintien est de 30min pour des températures variant de 320 à 500C°. Cette deuxième trempe consiste à réduire partiellement la concentration des ions K + sur la surface du verre produite par la première trempe. - 21 -
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Thèse : Étude du renforcement du
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