Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Chapitre 1
d’abord, l’AlON roche est produit en utilisant un mélange composé d’aluminium et d’alumine dans
une proportion donnée d’environ 30% en masse d’aluminium. La charge insérée dans le four est
balayée par un flux d’azote sous pression atmosphérique avant et pendant la chauffe du four par effet
résistif. Lorsque la température atteint environ 1000°C, l’azote réagit avec l’aluminium liquide pour
donner de l’AlN (s). Une fois cette réaction exothermique engagée, la chauffe du four est coupée et la
température de la charge augmente avec formation d’oxynitrure. Le produit final, de composition
nominale molaire voisine de 50%AlN-50%Al 2 O 3 , désigné par AlON roche contient Al 2 O 3 , AlN, des
oxynitrures et de l’aluminium résiduel. Un brevet a été déposé afin de protéger ce produit et son mode
d'élaboration [25].
L’étape suivante est la fusion dans un four Higgins d’un mélange contenant 22% d’AlON roche.
Du carbone est disposé dans le bas du four afin de faciliter l’échauffement de la charge par induction.
L’alumine est d’abord introduite puis l’AlON roche est introduit régulièrement à la pelle dans le four.
La température du four est comprise entre 2050°C et 2100°C et la fusion dure entre 17 et 18h pour 15
tonnes de produit initial. Le refroidissement a lieu dans le four : les parois sont refroidies par un
ruissellement d’eau. Après refroidissement, le pain est démoulé, concassé puis broyé à l’aide deux
broyeurs à cylindre pour obtenir une forme aiguillée.
Classement granulométrique des grains. Le classement est réalisé selon deux procédés suivant
la granulométrie visée. A noter que la gamme de grains produite est très large : elle s’étend de 3 µm à
1200 µm. Pour des diamètres médians supérieurs à 30 µm, la classification se fait par tamisage alors
que pour des diamètres médians inférieurs à 30 µm, elle est obtenue par lévigation. Cette dernière
consiste en un tri basé sur la loi de Stokes. Les grains sont introduits dans des cuves contenant de l’eau
et des dispersants améliorant la lévigation. Les cuves de différentes tailles sont disposées en cascade.
Lorsque les grains les plus gros de la première cuve ont sédimenté, le surplus de grains passe dans la
seconde cuve et ainsi de suite. Les grains issus de chaque cuve sont alors séchés soit à l’étuve soit à
l’aide d’un four rotatif. Pour les granulométries les plus fines, la durée de lévigation atteint 15 jours.
1.2.2. Propriétés des grains
Il existe deux qualités de corindon blanc qui diffèrent de par leur teneur en oxyde de sodium. La
qualité supérieure est notée HP pour high purity. Elle est obtenue par un lavage à l’acide sulfurique.
La phase cristalline pour ces deux qualités est la phase . Ces corindons sont fabriqués sous forme de
grains massifs (CA) ou aiguillés (CU).
Composition chimique (% massique)
Al O Na Si Fe Ca+Mg
Standard 52,7 47,2 0,08 0,005 0,01 0,01
Supérieure
HP
52,8 47,1 0,05 0,005 0,01 0,01
Tableau 1-3 : Composition chimique des deux qualités de corindon blanc (Fiche produit ALCAN)
L’AlON étudié contient au final d’environ 2% d’azote. La phase majoritaire de cet abrasif est la
phase ’ de composition Al 11 O 15 N (13% mole d’AlN). La principale impureté de ce composé est
l’AlN qui a été détecté par diffraction des RX [26,27].
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0111/these.pdf
© [E. Xolin], [2005], INSA de Lyon, tous droits réservés
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