Stabilité thermique et comportement à l'oxydation des céramiques à base de carbonitrure de silicium issues de la pyrolyse de précurseurs polyvinylsilazanes PDF Download
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Author: Mario Pereira Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 140
Book Description
Des céramiques non oxydes ont été obtenues via la conversion de précurseurs de type polysilazanes caractérisés par des liaisons Si-N. Le but de cette étude est : (i) de mieux comprendre le rôle des groupements substituants liés aux atomes de silicium et azote sur la réticulation et le rendement en céramique (ii) d'établir des relations entre la structure du précurseur, les conditions de pyrolyse et la microstructure finale des résidus céramiques. Dans ce contexte, trois polymères modèles ont éte synthétisés sur la base du polymère standard, ayant différentes fonctions réactives (Si-vinyle, Si-H, N-H) en remplaçant successivement les fonctions vinyles et N-H par un méthyle. L'analyse des résultats obtenus à partir de différentes techniques expérimentales (Analyse Thermogravimétrique, Spectrométrie de Masse, Spectroscopies IR et Raman, Dosage chimique, Diffraction des rayons X et Résonance Magnétique Nucléaire du solide à haute résolution) montre que diverses réactions interviennent au cours du traitement thermique. Une caractéristique commune des céramiques issues de la conversion de polymères organométalliques est la formation vers 1200°C de produits amorphes. Ces résidus sont constitués d'une phase carbonitrure de silicium SiCxNy et de carbone libre. La cristallisation à haute température en Si3N4 ou SiC dépend des conditions opératoires à savoir la température, la durée de traitement, l'atmosphère de pyrolyse, mais également de la composition chimique du précurseur. L'évolution structurale des matériaux en fonction de ces paramètres opératoires a été suivie par oxydation en température programmée.
Author: Mario Pereira Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 140
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Des céramiques non oxydes ont été obtenues via la conversion de précurseurs de type polysilazanes caractérisés par des liaisons Si-N. Le but de cette étude est : (i) de mieux comprendre le rôle des groupements substituants liés aux atomes de silicium et azote sur la réticulation et le rendement en céramique (ii) d'établir des relations entre la structure du précurseur, les conditions de pyrolyse et la microstructure finale des résidus céramiques. Dans ce contexte, trois polymères modèles ont éte synthétisés sur la base du polymère standard, ayant différentes fonctions réactives (Si-vinyle, Si-H, N-H) en remplaçant successivement les fonctions vinyles et N-H par un méthyle. L'analyse des résultats obtenus à partir de différentes techniques expérimentales (Analyse Thermogravimétrique, Spectrométrie de Masse, Spectroscopies IR et Raman, Dosage chimique, Diffraction des rayons X et Résonance Magnétique Nucléaire du solide à haute résolution) montre que diverses réactions interviennent au cours du traitement thermique. Une caractéristique commune des céramiques issues de la conversion de polymères organométalliques est la formation vers 1200°C de produits amorphes. Ces résidus sont constitués d'une phase carbonitrure de silicium SiCxNy et de carbone libre. La cristallisation à haute température en Si3N4 ou SiC dépend des conditions opératoires à savoir la température, la durée de traitement, l'atmosphère de pyrolyse, mais également de la composition chimique du précurseur. L'évolution structurale des matériaux en fonction de ces paramètres opératoires a été suivie par oxydation en température programmée.
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LES FIBRES DE SIC ETUDIEES (NICALON NLM202 ET HI-NL, TYRANNO LOXM ET LOX E) SONT DESTINEES A DES APPLICATIONS THERMOSTRUCTURALES AU SEIN DE COMPOSITES A MATRICE CERAMIQUE. ELLES SONT OBTENUES PAR FUSION-FILAGE, RETICULATION ET PYROLYSE DE PRECURSEURS ORGANOMETALLIQUES. LEUR MICROSTRUCTURE CONSISTE EN UN MELANGE DE CRISTALLITES NANOMETRIQUES SIC-, TIC, DE CARBONE LIBRE ET D'UNE PHASE AMORPHE D'OXYCARBURE DE SILICIUM SIO XC Y. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE PRECISER LA MICROSTRUCTURE ET LA STABILITE THERMIQUE DES FIBRES, SOUS ATMOSPHERE NEUTRE OU OXYDANTE, AU VOISINAGE DE LA TEMPERATURE DE PYROLYSE. POUR CHACUNE DES FIBRES, UN TRAITEMENT THERMIQUE DE STABILISATION SOUS ATMOSPHERE NEUTRE A ETE DEFINI AFIN D'ACHEVER LA TRANSFORMATION ORGANIQUE-MINERAL. IL EST ASSOCIEE A L'ELIMINATION DE L'HYDROGENE RESIDUEL, L'ACCROISSEMENT DE LA MASSE VOLUMIQUE ET DU MODULE D'YOUNG, MAIS SANS DEGRADATION DE LA PHASE SIO XC Y. UNE TECHNIQUE ORIGINALE DE DISSOLUTION PREFERENTIELLE DES PHASES SILICIEES PAR ATTAQUE ACIDE A ETE MISE EN OEUVRE POUR ISOLER ET QUANTIFIER LA PHASE CARBONEE LIBRE. LES ANALYSES DILATOMETRIQUES LONGITUDINALES ET RADIALES EN MONTEE DE TEMPERATURE ONT MONTRE QUE LES COEFFICIENTS DE DILATATION SONT DIRIGES PAR LA TENEUR EN OXYGENE. L'EXISTENCE D'UN RETRAIT QUI DEBUTE 200\C EN DECA DE LA TEMPERATURE DE PYROLYSE A CONFIRME LE CARACTERE INCOMPLET DE LA CERAMISATION. CETTE CONTRACTION A ETE ATTRIBUEE PRINCIPALEMENT A LA STRUCTURATION DE LA PHASE CARBONEE LIBRE. A PLUS HAUTE TEMPERATURE, LA DEGRADATION THERMIQUE DE LA PHASE SIO XC Y ET LA CRISTALLISATION ASSOCIEE DU SIC PROGRESSE DE LA SURFACE VERS LE COEUR ET DIRIGE LA DILATATION DES FIBRES. LA NECESSITE DE TRAITEMENTS DE STABILISATION POUR L'INTERPRETATION DES CINETIQUES D'OXYDATION A ETE REVELEE PAR L'ACCROISSEMENT DE LA VITESSE DE REACTION EN PRESENCE DE LA VAPEUR D'EAU ISSUE DE L'OXYDATION DE L'HYDROGENE RESIDUEL DES FIBRES. L'EXPLOITATION DES CINETIQUES (900-1200\C / 0,2 ATM O 2) SELON UNE LOI PARABOLIQUE TRADUIT UNE DIFFUSION LIMITANTE D'OXYGENE MOLECULAIRE A TRAVERS LA COUCHE DE SILICE AMORPHE. CETTE DIFFUSION S'ETABLIT APRES UNE PERIODE TRANSITOIRE ASSOCIEE AU GRADIENT DE COMPOSITION SUPERFICIEL NOTAMMENT EN CARBONE.
Author: Didier Mocaer Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 388
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LE PRESENT TRAVAIL CONCERNE LA CONVERSION DE PRECURSEURS DE TYPE POLYCARBOSILANE (PCS) ET POLYCARBOSILAZANE (PCSZ) EN CERAMIQUES BASE SIC-(N, O) SELON UN PROCEDE IMPLIQUANT DES ETAPES SUCCESSIVES DE RETICULATIONS, PYROLYSE ET CERAMISATION. DES FILAMENTS MODELES SONT UTILISES POUR ETUDIER DE FACON DETAILLEE DES PHENOMENES INTERVENANT LORS DES DIFFERENTES ETAPES DU PROCEDE, D'UNE PART, ET POUR ETABLIR DES CORRELATIONS ENTRE LA COMPOSITION CHIMIQUE, LA STABILITE THERMIQUE ET LE COMPORTEMENT MECANIQUE DES CERAMIQUES, D'AUTRE PART. DANS UNE PREMIERE PARTIE, DES MONOFILAMENTS SONT FILES A PARTIR D'UN PCS DE TYPE YAJIMA, RETICULES A L'OXYGENE ET PYROLYSES; LEURS PROPRIETES ELECTRIQUES ET MECANIQUES SONT RELIEES AUX MODIFICATIONS CHIMIQUES ET MICROSTRUCTURALES SE PRODUISANT DURANT L'ETAPE DE PYROLYSE. DANS UNE SECONDE PARTIE, LES MECANISMES DE LA TRANSFORMATION ORGANIQUE/MINERALE INTERVENANT LORS DE LA PYROLYSE D'UN NOUVEAU PRECURSEUR DE TYPE PCSZ SONT ETUDIES AINSI QUE LE ROLE JOUE PAR L'AZOTE SUR LA MICROSTRUCTURE ET LA STABILITE THERMIQUE DES PRODUITS DE PYROLYSE. DANS UNE TROISIEME PARTIE, DES MONOFILAMENTS DE TYPE EX-PCSZ DE DIVERSES CONCENTRATIONS EN OXYGENE (PAR EXEMPLE ALLANT DE PRATIQUEMENT ZERO A 25% EN POIDS) SONT PREPARES ET UTILISES POUR DEGAGER LE ROLE DE L'OXYGENE ET DE L'AZOTE COMBINES AINSI QUE DE L'ATMOSPHERE DE PYROLYSE SUR LEUR MICROSTRUCTURE, LEUR STABILITE THERMIQUE ET LEUR COMPORTEMENT MECANIQUE. ENFIN, LA CINETIQUE D'OXYDATION DES FILAMENTS EX-PCSZ EST ETABLIE SUR LA BASE D'ANALYSES THERMOGRAVIMETRIQUES
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Ce travail porte sur la décomposition thermique de précurseurs de carbonitrure de silicium préparés à partir de silazanes ayant pour unité structurale [SiR1R2NH] avec R1=CH=CH2, R2=H, NH. La pyrolyse a été suivie jusqu'à 1400°C à l'aide de plusieurs techniqques (ATG, IR, RMN, RX, SM) afin d'identifier la nature des volatils et l'évolution de la structure moléculaire. Les réactions de polyaddition des groupements vinyles, d'hydrosylilation et de déshydrogénation conduisent à des polymères fortement réticulés ayant un rendement céramique élevé. La cristallisation lente à 1400°C du carbonitrure s'explique par la présence de tétraèdres mixtes SiCnN4-x et de carbone libre qui freinent la réorganisation structurale. La pyrolyse sous ammoniac montre qu'il y a rupture des liaisons Si-CHx et formation de liaisons Si-N dès 450°C, puis la réactivité du pyrolysat diminue lorsque la minéralisation progresse. Les réactions qui interviennent au-dessus de 1100°C ont été précisées à partir de l'étude thermodynamique des systèmes Si/C/N/O/H et C/N/H. L'étude du comportement à l'oxydation du carbonitrure de silicium a été réalisée en tenant compte de la microtexture. Il se produit tout d'abord une combustion du carbone libre, puis la porosité permet à l'oxygène de réagir avec le carbonitrure. L'importance relative des deux réactions évoluant avec la température, l'oxydation se traduit par la formation d'une couche de silice recouvrante qui bloque la réaction.
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L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE LA MICROSTRUCTURE DE NITRURES DE SILICIUM FRITTES SUR LES LOIS DE COMPORTEMENT DANS L'AIR CHARGE DE GAZ SULFUREUX A HAUTE TEMPERATURE A PERMIS DE PRECISER DANS UN PREMIER TEMPS LEUR RESISTANCE A L'OXYDATION EN ATMOSPHERE EXEMPTE DE SOUFRE. ON PEUT DISTINGUER DEUX GRANDS TYPES DE MATERIAUX, CEUX COMPORTANT DES PHASES VITREUSES RESIDUELLES RESULTANT DE L'EMPLOI D'AJOUTS ALCALINO-TERREUX ET CEUX BEAUCOUP PLUS RARES, PRESENTANT DES PHASES SECONDAIRES CRISTALLINES PRECIPITANT AISEMENT; C'EST LE CAS DE L'YTTRIUM UTILISE COMME AJOUT DE FRITTAGE. UNE ATMOSPHERE COMPLEXE AIR-SO#2 NE MODIFIE PAS LES MECANISMES D'OXYDATION, NI LE COMPORTEMENT MECANIQUE A HAUTE TEMPERATURE. L'INFLUENCE DU SOUFRE EN ATMOSPHERE OXYDANTE N'EST DONC PAS A CRAINDRE; ELLE PEUT MEME ETRE BENEFIQUE DANS CERTAINS CAS OU INTERVIENT L'YTTRIUM SI LES SULFATES FORMES A PARTIR D'IMPURETES MINEURES, TELLES LE CALCIUM OU LE SODIUM PERMETTENT UNE MEILLEURE STABILITE DU REVETEMENT PROTECTEUR FORME AU COURS DE L'OXYDATION
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LE CARBURE DE SILICIUM (SIC) CONNAIT DEUX MODES D'OXYDATION. SOUS PRESSION PARTIELLE D'OXYGENE ELEVEE ET TEMPERATURE RELATIVEMENT FAIBLE, IL PRESENTE L'AVANTAGE DE SE RECOUVRIR D'UNE COUCHE DE SILICE QUI LE PROTEGE EN LIMITANT SA CORROSION: ON PARLE D'OXYDATION PASSIVE. PORTE A TRES HAUTE TEMPERATURE SOUS FAIBLE PRESSION PARTIELLE D'OXYGENE, LE SIC EST RAPIDEMENT CONSOMME CAR TOUS LES OXYDES FORMES SONT A L'ETAT GAZEUX: ON EST ALORS EN REGIME D'OXYDATION ACTIVE. L'APPROCHE UTILISEE DANS CETTE ETUDE DE L'OXYDATION DU SIC A HAUTE TEMPERATURE (1300 A 1700C), SOUS FAIBLE PRESSION TOTALE (100 A 800 PA) EST A LA FOIS THEORIQUE ET EXPERIMENTALE. UN MODELE EXPLIQUANT LA TRANSITION ENTRE LES DEUX REGIMES D'OXYDATION DU SIC A ETE DEVELOPPE. IL MONTRE QU'UN ACCROISSEMENT DE P#T#O#T#. ET/OU V#G#A#Z AUGMENTE L'ETENDUE DU DOMAINE D'OXYDATION PASSIVE DU SIC ; LA DISPERSION DES RESULTATS DE TRAVAUX ANTERIEURS PEUT ETRE RELIEE A L'INFLUENCE DE CES DEUX PARAMETRES. EN REGIME D'OXYDATION PASSIVE SOUS FAIBLE PRESSION TOTALE, IL A ETE POSSIBLE D'INTERPRETER (I) LA PERTE DE MASSE GLOBALE DE L'ECHANTILLON TOUJOURS OBSERVEE ET (II) LA FORMATION DE BULLES DANS LA COUCHE DE SILICE POUR DES TEMPERATURES SUPERIEURES A 1600C. POUR LES CONDITIONS EXPLOREES DANS CETTE ETUDE, L'OXYDATION ACTIVE DU SIC S'EST REVELEE CINETIQUEMENT LIMITEE PAR LES PHENOMENES DE TRANSPORT DE MATIERE. TOUTEFOIS DES REACTIONS PREPONDERANTES ONT PU ETRE PROPOSEES: ELLES CONDUISENT TOUJOURS A LA FORMATION DE SIO#(#G#) ACCOMPAGNEE SOIT DE CO#(#G#) OU CO#2#(#G#) POUR DES TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 1300 ET 1600C, SOIT DE CO#(#G#) OU C#(#S#) LORSQUE LA TEMPERATURE EST PROCHE DE 1700C
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DES MATERIAUX CERAMIQUES A BASE DE CARBURE OU CARBONITRURE DE SILICIUM OBTENUS PAR VOIE POLYMERIQUE ONT ETE CARACTERISES PAR RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE. LES NOYAUX #1H, #1#3C, #1#4N, #1#5N ET #2#9SI ONT ETE UTILISES. DIVERSES METHODES RMN EN SOLUTION ET A L'ETAT SOLIDE ONT ETE MISES EN UVRE POUR CARACTERISER LES POLYMERES LINEAIRES OU RETICULES, LES CERAMIQUES AMORPHES OU CRISTALLISEES. LES ENVIRONNEMENTS LOCAUX ONT ETE IDENTIFIES PAR UNE APPROCHE A LA FOIS EXPERIMENTALE (COMBINAISON DE TECHNIQUES RMN) ET THEORIQUE: DES CORRELATIONS ENTRE DEPLACEMENTS CHIMIQUES RMN ET CHARGES PARTIELLES ONT PERMIS D'ETABLIR LES DEPLACEMENTS CHIMIQUES JUSQU'ICI INCONNUS DES SITES SIC#XN#4##X DANS DES CERAMIQUES. LA QUANTIFICATION DES SITES, PAR DECOMPOSITION DES SPECTRES RMN, A PERMIS DE DETERMINER LES TAUX DE RETICULATION ASSOCIES AUX ATOMES SI, C OU N POUR LES POLYMERES ET LES PYROLYSATS. LES PHASES SILICIEES (CARBURE, NITRURE OU CARBONITRURE DE SILICIUM) ONT ETE CARACTERISEES DE FACON QUANTITATIVE. DES CORRELATIONS ENTRE LES REPARTITIONS DE SITES DETERMINEES PAR RMN ET LES ANALYSES ELEMENTAIRES CONDUISENT A LA DETERMINATION DU TAUX DE CARBONE LIBRE AINSI QU'AU RAPPORT H/C LIBRE. CE RAPPORT CARACTERISE LA STRUCTURE ET LE DEGRE D'ASSOCIATION DES PLANS AROMATIQUES DU CARBONE LIBRE. LA TENEUR EN ATOMES D'HYDROGENE A ETE DETERMINEE PAR RMN #1H STATIQUE A L'ETAT SOLIDE. LA FORMATION DE CARBURE DE SILICIUM A PARTIR DE DIFFERENTS POLYCARBOSILANES A ETE ETUDIEE. IL SEMBLE QUE LA STRUCTURE DU PRECURSEUR DETERMINE L'AVANCEMENT DE LA CERAMISATION. AUSSI, LA RETICULATION AU NIVEAU DES ATOMES DE CARBONE PARAIT ETRE LE FACTEUR DETERMINANT DE LA FORMATION DU RESEAU. DES POLYCARBOSILAZANES, PRECURSEURS DE CARBONITRURE DE SILICIUM, ONT ETE CARACTERISES: LEUR STRUCTURE PREFIGURE CELLE DE LA CERAMIQUE (ENCHAINEMENTS SI-C-SI-N- MIS EN EVIDENCE). LA PYROLYSE CONDUIT A UNE CERAMIQUE CONSTITUEE ESSENTIELLEMENT DE CARBURE ET CARBONITRURE DE SILICIUM, AVEC MOINS DE 3% DE CARBONE LIBRE. LA PYROLYSE DE POLYVINYLSILAZANES EN CARBONITRURE DE SILICIUM A ETE ETUDIEE. LES GROUPES VINYLES SE TRANSFORMENT ESSENTIELLEMENT PAR POLYMERISATION, EN ENCHAINEMENTS -(CH#2)#N-, PUIS EN SITES DE CARBONE AROMATIQUES. LE RAPPORT H/C LIBRE VARIE DE 2 A 500#C A 0,04 A 1400#C DANS UNE PHASE CARBONEE ABONDANTE. LE MATERIAU EST CONSTITUE A 1400#C DE NITRURE DE SILICIUM (30%), DE CARBONITRURE DE SILICIUM (26%) ET DE CARBONE LIBRE (44%)
Author: Ralf Riedel Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527631968 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 554
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Although ceramics have been known to mankind literally for millennia, research has never ceased. Apart from the classic uses as a bulk material in pottery, construction, and decoration, the latter half of the twentieth century saw an explosive growth of application fields, such as electrical and thermal insulators, wear-resistant bearings, surface coatings, lightweight armour, or aerospace materials. In addition to plain, hard solids, modern ceramics come in many new guises such as fabrics, ultrathin films, microstructures and hybrid composites. Built on the solid foundations laid down by the 20-volume series Materials Science and Technology, Ceramics Science and Technology picks out this exciting material class and illuminates it from all sides. Materials scientists, engineers, chemists, biochemists, physicists and medical researchers alike will find this work a treasure trove for a wide range of ceramics knowledge from theory and fundamentals to practical approaches and problem solutions.
Author: Zheng Cui Publisher: Elsevier ISBN: 0128149310 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 180
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Solution Processed Metal Oxide Thin Films for Electronic Applications discusses the fundamentals of solution processing materials chemistry techniques as they are applied to metal oxide materials systems for key device applications. The book introduces basic information (materials properties, materials synthesis, barriers), discusses ink formulation and solution processing methods, including sol-gel processing, surface functionalization aspects, and presents a comprehensive accounting on the electronic applications of solution processed metal oxide films, including thin film transistors, photovoltaic cells and other electronics devices and circuits. This is an important reference for those interested in oxide electronics, printed electronics, flexible electronics and large-area electronics. Provides in-depth information on solution processing fundamentals, techniques, considerations and barriers combined with key device applications Reviews important device applications, including transistors, light-emitting diodes, and photovoltaic cells Includes an overview of metal oxide materials systems (semiconductors, nanomaterials and thin films), addressing materials synthesis, properties, limitations and surface aspects
Author: Mario Pereira
Author: Mario Pereira
Author: Olivier Greck
Author: Didier Mocaer
Author: Alain Lavedrine
Author: JEAN-BERNARD.. VEYRET
Author: Béatrice Schneider
Author: CORINE.. GERARDIN
Author: Richard A. Nyquist
Author: Ralf Riedel
Author: Zheng Cui