Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Caractérisation du compact massif et de ses constituants
3.3. Discussion
Réaction d’oxydation. L’oxydation de l’AlON ’ est gouvernée par deux mécanismes différents
suivant la température. A basse température (1000-1100°C), une transition AlON ’alumine ’ est
observée. Cette évolution se traduit par une diminution de la densité des grains, une augmentation du
volume, la formation de plaquettes et une surface plus tourmentée. A haute température (1200-
1400°C), le produit d’oxydation est l’alumine . Cette phase a une très faible densité par rapport à la
densité théorique (différence de 15%). La présence de nanoporosités, éventuellement provoquée par
l’accumulation de lacunes, explique cette faible densité. La formation de l’alumine s’accompagnant
d’une forte augmentation de volume, elle entraîne une fissuration des grains. Cette fissuration est
d’autant plus importante que la température d’oxydation est élevée. De plus, la formation de
l’alumine provoque une évolution structurale du grain d’AlON. A partir d’un monocristal, il se
forme plusieurs grains colonnaires; la germination du grain s’effectue sur la surface et sa croissance
vers l’intérieur du grain (cf. Figure 3-40).
Grain initial
1200°C
1300-1400°C
Monocristal AlON
Formation de grains
Croissance des
’
d’alumine nanoporeuse à la
grains
surface
Apparition de
fissures
Figure 3-40 : Evolution schématique de la microstructure de l’AlON ’ au cours de l’oxydation
Comparaison avec l’oxydation de l’AlON . Comme nous l’avons présentée dans la partie
bibliographique, l’oxydation de l’AlON a été largement étudiée. Comparons les résultats sur
l’oxydation l’AlON ’ par rapport à ceux de la littérature sur l’AlON . L’oxydation de l’AlON et
l’AlON ’ est gouvernée par deux mécanismes différents selon la gamme de température et la même
phase intermédiaire est formée à basse température. De plus, Goursat et al. [37,40] ont proposé que
l’alumine issue de l’oxydation avait une faible densité du fait de la présence de nombreuses lacunes.
On peut à présent proposer que la faible densité provient de la présence de nanoporosités du fait des
similitudes des réactions d’oxydation de l’AlON ’ et de l’AlON .
Cinétique d’oxydation. L’oxydation débute vers 850°C et s’accélère vers 1000°C. Entre 1250°C
et 1300°C, un changement de vitesse d’oxydation traduit les deux mécanismes régissant le mécanisme
d’oxydation (formation de l’alumine ’ ou ). La variation de la masse lorsque l’oxydation est totale
est plus élevée du fait de la présence d’impuretés comme l’AlN.
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0111/these.pdf
126
© [E. Xolin], [2005], INSA de Lyon, tous droits réservés