Titre : | Etude morphologique et structural d'une céramique technique en fonction du taux de dopage. |
Auteurs : | SARA HAZMANI, Auteur ; HANA BOURENNANE, Auteur ; Abdelhek MEKLID, Directeur de thèse |
Type de document : | Monographie imprimée |
Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2021 |
Format : | 1 vol. (76 p.) / couv. ill. en coul / 30 cm |
Langues: | Français |
Résumé : |
L’objectif principal de ce travail repose sur la synthèse, l’élaboration et la caractérisation structurale d’un nouveau matériau en céramique de type PZT et de structure pérovskite ABO3 dans le système ternaire Pb(1−z)Smz[ZrxTi0.98−x(F e1/5Zn1/5Sb 3/5 )0.02]O3 avec x = 0.49, 0.50, 0.51, 0.52 et z=0.05. Une substitution en site A et B a été réalisée afin d’améliorer ses propriétés physiques. Les échantillons choisis pour cette étude ont été préparés par la méthode de synthèse à voie solide. Les échantillons ont subi un frittage : 1050,1100, 1150, 1200, 1250°C successivement, afin d’optimiser la température de frittage où la densité des échantillons est maximale (près de la densité théorique) et donc le produit est de meilleur qualité physique. Différentes techniques de caractérisation ont été utilisées pour cette étude telle que la diffraction de rayon X (DRX) pour établir la phase structurale cristallographique, où nous avons confirmer l’existence d’une phase pérovskite a une symétrie tétragonale et rhomboédrique en parallèle a une autre phase parasite (pyrochlore), la microscopie électronique à balayage (MEB) pour l’étude morphologique (la forme et la taille des grains) etla spectrométrie infrarouge (IR). |
Sommaire : |
Sommaire …………………………………………………………………………. I Liste des Figures ………………………………………………………………….. IV Liste des tableaux ………………………………………………………………… VIII Introduction générale ……………………………………………………………... 1 Bibliographies ……………………………………………………………………. 3 Chapitre 1 : Généralités sur les céramiques PZT I.1. Introduction ………………………………………………………………….. 4 I.2. Matériaux céramiques ………………………………………………………... 4 I.2.1. Définition …………………………………………………………………... 4 I.3.Les différents types de céramiques …………………………………………… 5 I.3.1. Les céramiques traditionnelles ……………………………………………... 5 I.3.2. Les céramiques techniques …………………………………………………. 5 I.3.3. Les céramiques naturelles ………………………………………………….. 5 I.4. Propriétés des céramiques ……………………………………………………. 6 I.4.1. Propriétés Générales ……………………………………………………….. 6 I.4.1.1. Liaisons chimiques ……………………………………………………….. 6 I.4.1.2. La microstructure ………………………………………………………… 7 I.4.2. Propriétés physiques des céramiques ………………………………………. 7 I.4.2.1. La diélectricité ……………………………………………………………. 7 I.4.2.2. Propriétés diélectriques …………………………………………………... 8 I.4.2.3. La pyroélectricité ………………………………………………………… 8 I.4.2.4. La piézoélectricité ………………………………………………………... 8 I.4.2.4.1. Symétrie et piézoélectricité …………………………………………….. 10 I.4.2.5. Ferroélectriques …………………………………………………………... 11 I.5. Les céramiques de structure pérovskitesABX3 ………………………………. 12 I.5.1. Introduction ………………………………………………………………… 12 I.5.2. Description de la structure pérovskite ABO3 (PZT) ………………………. 12 I.5.2.1. Les pérovskites simples ………………………………………………….. 15 I.5.2.2. Les pérovskites complexes ………………………………………………. 15Sommaire II I.5.3. Conditions de stabilité de la structure pérovskite ………………………….. 15 I.5.3.1. Condition d'électroneutralité ……………………………………………... 15 I.5.3.2. Condition stœchiométrique ………………………………………………. 16 I.5.3.3. Condition géométrique …………………………………………………… 16 I.6. La classification des céramiques piézoélectriques …………………………… 16 I.6.1. Titanate de Baryum BaTiO3 ……………………………………………….. 16 I.6.2. Titanate de Plomb PbTiO3 …………………………………………………. 17 I.6.3. Zirconate de Plomb PbZrO3 ……………………………………………….. 17 I.6.4. Zirconate – Titanate de Plomb PZT ………………………………………... 18 I.7. Diagramme des phases de la solution solide PZT ……………………………. 18 I.8. Réaction chimique de formation PZT ………………………………………... 20 I.9. Effet de dopage sur les propriétés piézoélectriques …………………………. 21 I.9.1. Dopants isovalents …………………………………………………………. 22 I.9.2. Dopants accepteurs ………………………………………………………… 22 I.9.3. Dopants donneurs …………………………………………………………... 22 I.10. Applications des céramiques piézoélectriques ……………………………… 22 Bibliographies ……………………………………………………………………. 24 Chapitre 2 : Techniques expérimentales II.1. Introduction ………………………………………………………………….. 28 II.2. Méthodes de préparation des oxydes mixtes ………………………………... 28 II.2.1. La méthode céramique …………………………………………………….. 28 II.3. Procédure expérimentale ……………………………………………………. 30 II.3.1. Produits de départ …………………………………………………………. 30 II.3.1.1. Les produits de base ……………………………………………………... 30 II.3.1.2. Les dopants ……………………………………………………………… 32 II.3.2 Mode de préparation des échantillons ……………………………………... 35 II.3.2.1. Pesée et agitation ………………………………………………………... 37 II.3.2.2. Etuvage ………………………………………………………………….. 37 II.3.2.3. Broyage ………………………………………………………………….. 38 II.3.2.4. Calcination ………………………………………………………………. 38Sommaire III II.3.2.5. Rebroyage ……………………………………………………………….. 39 II.3.2.6. La mise en forme ………………………………………………………... 40 II.3.2.7. Frittage …………………………………………………………………... 41 II.4. Techniques de caractérisation structurales des poudres calcinées et céramiques frittées ………………………………………………………………... 42 II.4.1. La densité (d) ……………………………………………………………… 42 II.4.2. Porosité (P) ………………………………………………………………... 43 II.4.3. Technique de diffraction des rayons X sur poudres ………………………. 44 II.4.4. Spectroscopie infrarouge (IR) ……………………………………………... 46 II.4.5. Microscopie électronique à balayage ……………………………………… 47 Bibliographies ……………………………………………………………………. 51 Chapitre 3 : Etude structurale et morphologique de la solution solide PSZT-FZS III.1. Introduction ………………………………………………………………… 52 III.2. Synthèse ……………………………………………………………………. 52 III.3. Etude des critères de stabilité de la structure pérovskite …………………… 53 III.3. 1. Condition d’électroneutralité …………………………………………….. 53 III.3. 2. Condition Stœchiométrique ……………………………………………… 54 III.3. 3. Condition géométrique …………………………………………………... 54 III.4. Résultats et discussion ……………………………………………………… 56 III.4.1. Etude morphologique des céramiques PSZT-FZS ……………………….. 56 III.4.1.1. La densité ………………………………………………………………. 56 III.4.1.2. La porosité ……………………………………………………………… 58 III.4.1.3 Microstructure …………………………………………………………... 60 III.4.2. Caractérisation structurale des céramiques PSZT-FZS …………………... 62 III.4.2.1. Analyse par diffraction des rayons X …………………………………... 62 III.4.3. Analyse des phases par spectrométrie infrarouge (IR) …………………… 71 Bibliographies ……………………………………………………………………. 74 Conclusion générale 76 |
Type de document : | Mémoire master |
Disponibilité (1)
Cote | Support | Localisation | Statut |
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MCH/534 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |