Etude de quelques matériaux argileux du site de Lembo (Cameroun ...

Chapitre I : Généralités sur les argiles, le frittage et la cristallisation de la mullite
I.2.5. Le frittage par flux visqueux
I.2.5.1. Les différents types de frittage
D’un point de vue technologique, on distingue : le frittage naturel, réalisé sans
application d’une contrainte mécanique, et le frittage sous charge, effectué en appliquant une
pression extérieure au cours du chauffage. Le frittage naturel présente l’avantage de la
simplicité tandis que celui sous charge est particulièrement utilisé pour les matériaux difficiles
à densifier ou pour obtenir des céramiques exemptes de porosité.
D’un point de vue physico-chimique, on distingue le frittage en phase solide, le
frittage en présence d’une phase liquide et le frittage par flux visqueux.
Dans le cas des céramiques silicatées, les liquides formés sont généralement trop
visqueux pour conduire à une densification régie par les mécanismes responsables du frittage
en phase liquide. C’est donc le mécanisme du frittage par flux visqueux qui permet le mieux
de décrire la densification des matériaux argileux. Il est prépondérant lorsque la viscosité du
flux est importante (>10 5 dPa.s). L’évolution de la microstructure est alors essentiellement
contrôlée par la lente redistribution de la phase visqueuse dans les pores sous l’effet des
gradients de pression générés par les courbures entre les grains. La cinétique est donc très
sensible à la quantité et la viscosité du flux, paramètres qui dépendent, notamment, de la
morphologie et de la composition des matières premières et du cycle thermique utilisé.
flux visqueux.
De nombreux modèles ont été proposés dans la littérature pour décrire le frittage par
I.2.5.2. Le modèle de Frenkel [13, 14]
Le modèle de Frenkel décrit les premières étapes du frittage d’un compact de
particules sphériques monodisperses. Il permet de calculer la vitesse de retrait de deux
particules identiques, supposées déformables, dont les centres sont équidistants de leur point
de contact. Il suppose que l’énergie libérée par la diminution de surface des particules est
utilisée pour l’écoulement du flux visqueux responsable du transport de matière et donc de la
densification. Le modèle de Frenkel s’applique uniquement aux retraits linéaires pouvant aller
jusqu’aux environs de 10 % (semble un peu fort). Le modèle s’applique aux matériaux de
compacité initiale comprise entre 20 et 40 %. Les lois régissant l’évolution du retrait (loi
corrigée par Kingery qui tient compte du réarrangement [15]) et de la densité rapportée à la
densité initiale en fonction du temps sont, respectivement, décrites par les équations (I.1),
(I.2) et (I.3)
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