ETUDE DE LA TRANSFORMATION l’addition d’éléments étrangers

ETUDE DE LA TRANSFORMATION Y ~ 8.A120 3

La méthode proposée dans le chapitre précédent permet de déterminer, à l’aide de deux techniques expérimentales, les avancements de chacune des transformations successives ‘Y –7 <5 –7 e –7 a.Al20 3 et en particulier l;yô celui de ‘Y –7 <5.Al20 3. TI est possible d’étudier maintenant l’influence de divers paramètres extérieurs sur cette transformation. Dans cette optique nous allons diviser ce chapitre en plusieurs parties nous permettant de mettre en évidence l’effet sur cette transformation de : l’addition d’éléments étrangers (différents cations à concentrations variables) la pression partielle de vapeur d’eau la pression partielle d’oxygène gazeux la pression partielle de dioxyde de carbone gazeux. A l’aide de ces résultats expérimentaux, nous essayerons de déterminer pour chaque échantillon, l’étape limitante du mécanisme de frittage initial décrit dans le chapitre 2 pour une alumine pure ou dopée.

Exploitation des résultats

Les courbes donnant l’avancement çyô en fonction du temps de calcination isotherme (t) sont données sous la forme: ~ô = A – (1 + B. t ln) (VIL 1) Par ailleurs, nous avons vu que çyô pouvait se déterminer expérimentalement par : ~ô = 1,6 – 0,0146 SBET – 0,385 Na (VII.2) Pour tous les produits initiaux (avant ou après avoir subis l’opération de dopage) la surface spécifique mesurée est égale à 102,5 m2.g-1 (± 3 m2.g-1 ) ce qui nous amène à : Donc, les courbes représentatives de l’avancement ~ô seront paramétrées à l’aide de l’équation: ~ô = 1,1 – (1 + B.t)(-n) (VIL3) Un programme informatique de lissage permet de déterminer dans chaque cas, les valeurs de B et n. Cette représentation mathématique de ~ô a été choisie car elle permet de calculer de façon simple la vitesse de transformation dÇyydt en fonction de ~ô sous la forme : (VilA) De plus, nous avons vu que: dç ‘a -JQ..= Apl f (~) dt HP (VILS) . A avancement constant, il sera donc aisé de comparer l’influence des paramètres extérieurs ~!lr la transformation y->Ô.Al2û 3 . -118- Remarque : A l’aide des résultats expérimentaux, la mise en équation des courbes représentatives de la chute de la surface spécifique et des quantités des phases e et a..AI20 3 permet aussi d’obtenir directement l’ensemble des points ~5 tels que: ~5 = 1,1 – (1+ B.trn I.2) Influence de l’addition de cations Le premier résultat concerne l’influence de l’addition de différents éléments étrangers (de concentration fixée à 1,5 %) sur la transformation ‘Y ~ ô.Al20 3 lors d’une calcination sous air à 1378 K. Les mesures de surface spécifique et d’intensités de pics de diffraction des rayons X, données sur les figures 27, 28 et 29 nous permettent de tracer, sur la figure 33, l’avancement ~y5 en fonction du temps de calcination isotherme.

On peut remarquer que les dopants peuvent être séparés en plusieurs groupes selon l’importance de leur effet ralentisseur par rapport au produit de Référence (et dopé A13~ soit par ordre décroissant: li est intéressant, alors de faire varier la concentration en éléments étrangers pour savoir si cet ordre est conservé quelle que soit la quantité d’ajouts introduits. Les figures 34 à 37 donnent, respectivement, l’influence de l’addition de La3+, Th4+, Ca2+ et Ga3+, sur la transformation ‘Y ~ ô·A120 3· Plus clairement, on peut représenter sur les figures 38 et 39 (à deux avancements 0,4 et 0,6) les vitesses de transformations de ces alumines dopées en fonction de la quantité d’ajouts introduits. li apparait que: Les courbes représentatives des produits dopés aux ions La3+, Th4+, Ca2+ passent par un extrémum qui correspond, pour chaque dopant, à l’effet ralentisseur maximal sur la chute de surface spécifique des alumines de transition. De plus, à fortes concentrations, l’analyse par diffraction des rayons X des échantillons, fait apparaître l’existence d’une phase d’oxyde (simple ou mixte) faisant intervenir.. l’élément dopant. Pour chacun des cations utilisés dans cette étude les oxydes formés aux cours de la calcination sont répertoriés dans le tableau XII. La courbe représentative des résultats obtenus par dopage au Ga3+ est constamment décroissante. De plus, aucune phase (Ga203 ou GaAI03) n’apparait à l’analyse même pour des concentrations élevées.