grossissement de grains du titanate de baryum

grossissement de grains du titanate de baryum

Préparation et caractérisation de poudres ayant des rapports BalTi différents 1.1. La poudre initiale La poudre initiale de titanate de baryum commercialisée par la société CABOT, est préparée par synthèse hydrothennale (Annexe A. 1.).

Sa surface spécifique est égale à 9 m2Jg environ, et la stoechiométrie en baryum et titane a été déterminée précisément par fluorescence X (Annexe A.2.I.) : le rapport Barri vaut 0,986. Cette valeur étant inférieure à 1, le dopage par des ions Ba2+ devrait pennettre de faire varier la stoechiométrie autour de la valeur 1. Cette poudre a été choisie pour l’étude du grossissement de grains car la distribution des tailles est très étroite. Elle présente cependant l’inconvénient d’une surface spécifique relativement faible.

Le cliché de microscopie électronique à balayage représenté sur la figure I.la. montre que la poudre initiale est une poudre hétérogène, fonnée d’agglomérats de tailles diverses (jusqu’à 1 mm), dont les grains élémentaires, sphériques et homogènes, ont un diamètre d’environ 0,1 Jlm (figure I.lb.). Cette valeur est compatible avec celle déduite de la mesure de la surface spécifique à partir de l’équation (1.1.) ci-dessous, valable pour des grains sphériques, homogènes, non poreux: 6 d= pS où : d p S (1.1.) est le diamètre des grains est la masse volumique est la surface spécifique. 5

Figure 1.1a. : poudre de titanate de baryum initiale (x 50). Figure 1.1b. : grains élémentaires de la poudre de titanate de baryum initiale (x 10000). 6 En effet, pour une surface de 9 m2/g et une masse volumique théorique de 5,7 g/cm3, on obtient un diamètre de 0, 12 ~. Des mesures de porosimétrie au mercure (Annexe A.2.n.) sur cette poudre, confIrment ce résultat. En effet, pour un milieu poreux (de porosité E) non consolidé, constitué d’un empilement de grains sphériques, l’équation (1.2.) relie le diamètre d des grains au rayon moyen r des pores (dans le cas d’un modèle de pores cylindriques) : 1 – E d=3-r E (1.2.)

La porosimétrie au mercure permet d’obtenir le volume poreux (correspondant à la porosité ouverte) et le rayon moyen des pores (0,035 ~m dans le cas de la poudre de titanate de baryum initiale). La porosité est le rapport du volume poreux V p au volume total, somme du volume poreux et du volume de matière V mat: (1.3.) avec V mat = m/p où : m est la masse de l’échantillon p est sa masse volumique.

Ainsi, dans le cas du titanate de baryum, la porosité est de l’ordre de 0,5, d’où un diamètre de grains déduit de l’équation (1.2.) de 0, Il ~m, comparable à celui obtenu à partir de la mesure de la surface spécifique de la poudre. Nous pouvons donc déduire de ces résultats que la porosité mesurée correspond à l’espace intergranulaire, donc que les grains constituant la poudre de titanate de baryum initiale n’ont pas de porosité ouverte.

Variation du rapport Ba/Ti

Des échantillons ayant des rapports Barn différents ont été préparés en dopant par la méthode « d’imprégnation à sec » la poudre initiale, avec des solutions aqueuses d’acétate de baryum. La solution est versée goutte à goutte sur la poudre, le mélange étant homogénéisé manuellement à l’aide d’une spatule. Le volume versé est faible, il correspond au volume de 7 rétention de la poudre par rapport à l’eau (0,32 cm3 par gramme de titanate de baryum).

La concentration en ions acétates introduits lors du dopage a été fixée à 10 %, en ajoutant de l’acide acétique aux solutions. Un échantillon de référence a été préparé en dopant la poudre initiale avec une solution d’acide acétique, de façon à obtenir une concentration en ions acétates de 10 % dans l’échantillon. Les différents échantillons préparés et les rapports Barri correspondants sont rassemblés dans le tableau 1.1.