Céramiques transparentes - Caractéristiques générales et procédés de fabrication

INTRODUCTION

1 - DÉFINITION ET APPLICATIONS DES CÉRAMIQUES TRANSPARENTES

• 1.1 - Notion de transparence optique
  Figure 1 - Mise en évidence du caractère plus ou moins transparent des céramiques
• 1.2 - Évolution de la transparence des céramiques au cours de l’histoire
  Figure 2 - Illustration de l’évolution de la transparence des céramiques et des applications associées
• 1.3 - Enjeux et applications majeurs

2 - NOTIONS D’OPTIQUE RELATIVES À LA TRANSPARENCE DES CÉRAMIQUES

• 2.1 - Notion de fenêtre de transparence optique
  Figure 3 - Spectres de transmission théoriques de différents matériaux (1 mm d’épaisseur) calculées à l’aide du logiciel OPTIMATR, illustrant leur fenêtre de transparence idéale (d'après [23])
• 2.2 - Mesures de la transparence
  Figure 4 - Dispositifs de mesure
• 2.3 - Paramètres influençant la transparence
  Figure 5 - Défauts responsables des pertes de transmission optique par dispersion de la lumière au sein d’un échantillon polycristallin Figure 6 - Résultats de calcul de RIT par la théorie de Mie pour une céramique de YAG en fonction des caractéristiques de la porosité résiduelle Figure 7 - RIT par la méthode VDH pour une matrice de YAG contenant différentes fractions volumiques f v de phase secondaire d’alumine sous forme d’inclusions sphériques de diamètre variable d Figure 8 - Échantillons d’alumine translucide et transparent de 0,8 mm d’épaisseur (d'après [25]) Figure 9 - RIT en fonction de la taille de grains pour une matrice d’alumine

3 - PROCÉDÉS DE FABRICATION DES CÉRAMIQUES TRANSPARENTES

• 3.1 - Objectif « zéro défaut » et procédés associés
  Figure 10 - Diagramme général de fabrication des céramiques Figure 11 - Illustration du phénomène de frittage différentiel observé dans des céramiques contenant des agglomérats Figure 12 - Influence de l’homogénéité et du rayon des particules de poudres sur la réactivité au frittage des compacts granulaires
• 3.2 - Synthèse de nanopoudres pures et réactives
  Figure 13 - Micrographies au microscope électronique à transmission de nanopoudres d’oxydes de terres rares synthétisées par différentes techniques
• 3.3 - Fabrication de pièces crues homogènes
  Figure 14 - Illustration des procédés de mise en forme par voie liquide utilisés pour l’élaboration de céramiques transparentes Figure 15 - Méthodes de caractérisation de l’homogénéité microstructurale et chimique de compacts granulaires
• 3.4 - Vers l’élimination complète de la porosité : technologies de frittage
  Figure 16 - Illustration de l’évolution structurale et microstructurale au cours du frittage naturel non-réactif de la zircone ou réactif du YAG Figure 17 - Schéma de principe de deux dispositifs de frittage sous pression Figure 18 - Évolution de la microstructure d’une céramique lors d’une densification par post-HIP Figure 19 - Schémas de principe des dispositifs de frittage non-conventionnel par micro-onde et SPS Figure 20 - Exemple de microstructures de céramiques transparentes de YAG obtenues après différents modes de frittage et représentation schématique des trajectoires de frittage correspondantes
• 3.5 - Voies d’élaboration de céramiques transparentes non cubiques
  Figure 21 - Illustration du procédé d’élaboration de céramiques à grains orientés par coulage assisté d’un champ magnétique

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

6 - SYMBOLES