Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux céramiques transparentes. Cette famille de céramiques techniques fonctionnelles allie les propriétés optiques des monocristaux et la flexibilité des procédés céramiques. Toutefois, leur transparence peut être rapidement altérée par des défauts engendrant des phénomènes de diffusion ou d’absorption de la lumière. Le lien entre leurs propriétés optiques (i.e. leur transparence) et leur composition, (micro-)structure est décrit. Les différentes étapes clés du procédé à maîtriser pour leur fabrication sont détaillées et discutées dans cet article : la synthèse des poudres, la mise en forme et le traitement thermique final de densification (frittage).
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This article is devoted to transparent ceramics. This family of technical ceramics associates the advantages of single-crystal optical properties and the flexibility of ceramic manufacturing processes. However, their transparency can be rapidly impaired by defects generating light scattering and absorption phenomena. The link between their optical properties (i.e. transparency), composition, and (micro-) structure is described. The different key steps to be managed during their manufacturing process are also detailed and discussed: powder synthesis, shaping and final thermal treatment for densification (sintering).
Auteur(s)
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Rémy BOULESTEIX : Maître de Conférences - Institut de Recherche sur les Céramiques, IRCER UMR CNRS 7315, - Université de Limoges, France
-
Alexandre MAITRE : Professeur - Institut de Recherche sur les Céramiques, IRCER UMR CNRS 7315, - Université de Limoges, France
INTRODUCTION
Les céramiques transparentes polycristallines sont des matériaux produits par mise en forme de poudres et frittage de crus. De par leur nature et les procédés de fabrication utilisés, les céramiques transparentes combinent les propriétés des monocristaux (compacité, pureté, homogénéité) et les caractéristiques des céramiques (facilité de mise en forme, pièces de grande taille, flexibilité de composition). Elles permettent aussi d’accéder à des performances thermomécaniques exacerbées (ténacité, résistance aux chocs thermiques).
Depuis les premiers travaux de développement de céramiques transparentes menés dans les années 1950, de nombreux efforts de recherche ont été menés pour mieux maîtriser leur fabrication. En effet, le contrôle drastique du procédé de fabrication est nécessaire afin de maîtriser les microstructures des céramiques élaborées et, par voie de conséquence, leurs performances optiques. Le principal challenge dans ce cas repose sur l’élimination complète de la porosité et sur le contrôle des impuretés pouvant altérer leurs propriétés optiques. Ces deux objectifs peuvent être atteints grâce à la synthèse de nanopoudres pures et homogènes, la mise en œuvre de procédés de mise en forme par voie liquide, et le développement des techniques de frittage sous atmosphère contrôlée (sous vide, sous pression, etc.).
L’objectif de cet article est de préciser le lien entre les caractéristiques structurales, microstructurales et optiques des céramiques transparentes, de manière à pouvoir au final orienter le choix de procédés céramiques adaptés à leur fabrication. Les étapes clés du procédé sont détaillées à travers des exemples de réalisations.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et une liste des symboles utilisés.
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KEYWORDS
microstructure | sintering | transparent ceramics | light scattering | nanopowders
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4. Conclusion
Les céramiques transparentes peuvent être considérées comme des matériaux innovants, car ils résultent d’une bonne maîtrise de procédés d’élaboration souvent complexes. Même si les premières céramiques réellement transparentes à base d’alumine ont vu le jour dans les années 60, le développement des procédés céramiques a largement contribué à améliorer leurs performances et à élargir le panel de compositions disponibles. Il est aujourd’hui possible de contrôler finement leur composition, leur microstructure, notamment leur taille de grains et leur porosité résiduelle, et au final leurs propriétés d’usage.
Les perspectives de développement de ces matériaux sont nombreuses et reposent en grande partie sur la flexibilité des procédés céramiques. Il est ainsi possible d’envisager le développement de nouvelles compositions, incluant des systèmes cristallins non cubiques par des procédés favorisant l’orientation des grains, ainsi que la fabrication de pièces de grande taille, de forme ou d’architecture complexe, avec des propriétés équivalentes voire supérieures aux monocristaux et aux verres.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRELL (A.), HUTZLER (T.), KLIMKE (J.) - Transmission physics and consequences for materials selection, manufacturing, and applications. - J. Eur. Ceram. Soc. 29 207-221 (2009).
-
(2) - COBLE (R.L.) - Preparation of transparent ceramic Al2O3 . - Am. Ceram. Soc. Bull. 38 507 (1959).
-
(3) - COBLE (R.L.) - Transparent alumina and method of preparation. - U.S. Patent 3.026.210 (1962).
-
(4) - LEFEVER (R.A.), MATSKO (J.) - Transparent yttrium oxide ceramics. - Mater. Res. Bull. 2 865 (1967).
-
(5) - GRESKOVICH (C.), WOODS (K.N.) - Fabrication of transparent ThO2-doped Y2O3 . - Am. Ceram. Soc. Bull. 52 473-478 (1973).
-
(6) - LU (J.), BISSON (J.F.), TAKAICHI (K.), UEMATSU (T.), SHIRAKAWA (A.), MUSHA (M.), UEDA (K.), YAGI (H.), YANAGITANI...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
OPTIMATR (A Computer Program to Calculate Optical Properties of Materials), ARSoftware, 8201 Corporate Drive, Suite 1110, Landover MD 20785
Page web opensource interactive de calcul de diffusion lumineuse par la théorie de Mie :
https://omlc.org/calc/mie_calc.html
Logiciel opensource de calcul de diffusion lumineuse par la théorie de Mie :
http://www.philiplaven.com/mieplot.html
HAUT DE PAGE2.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Groupe Français de la Céramique
https://www.sf2m.fr//Vie_GFC/GFC_accueil.htm
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