Cinétique des réactions du solide à températures élevées - Modèles et applications

INTRODUCTION

1 - SUIVI ANALYTIQUE EXPÉRIMENTAL DES CINÉTIQUES

• 1.1 - Thermogravimétrie et autres dispositifs expérimentaux
  Figure 1 - Thermogrammes d'oxydation du nitrure d'aluminium Figure 2 - Suivi thermogravimétrique de l'influence de la température sur la vitesse d'une réaction
• 1.2 - Les différentes allures des courbes cinétiques expérimentales
  Figure 3 - Différentes allures de thermogrammes à température et pression fixées Figure 4 - Exemples d'allures de thermogrammes observés
• 1.3 - Réseaux de courbes cinétiques et représentations en degré d'avancement ou en variation de masse par unité de surface
  Figure 5 - Exemples de réseaux d'isothermes et d'isobares
• 1.4 - Identification et caractérisation des réactifs et produits

2 - TRAITEMENT ANALYTIQUE DES CINÉTIQUES SELON LA MORPHOLOGIE DES SOLIDES

• 2.1 - Question de l'unicité de la réaction étudiée : analyses morphologiques
  Figure 6 - Isothermes d'oxydation d'une plaque de nitrure de nobium observées et superposées dans une affinité par rapport au temps
• 2.2 - Traitement analytique direct des réseaux cinétiques : méthode « des affinités »
  Figure 7 - Influence de la température sur l'affinité des isothermes de la figure  Figure 8 - Méthode des décrochements appliquée aux isobares d'oxydation de plaques de nitrure de zirconium dans le dioxygène... Tableau 1 - Coefficients d'affinités des isothermes de la figure...
• 2.3 - Relation entre vitesse propre des réactions et vitesse expérimentale des thermogrammes
  Figure 9 - Localisation « géographique » des étapes limitantes lors de la transformation d'un solide M en un solide MG par réaction avec un gaz
• 2.4 - Vitesse des réactions lorsque les échantillons sont des plaques minces
  Figure 10 - Allure des réseaux d'isothermes et d'isobares obtenus quand les solides réactifs sont des plaques minces, en régime d'interface externe Figure 11 - Régimes d'interface externe : influence de la pression sur les pentes K du réseau d'isobares de la figure b selon l'étape limitante Figure 12 - Influence de la température sur les pentes K du réseau des isothermes de la figure a Figure 13 - Allure des réseaux d'isothermes... Figure 14 - Régimes d'interface interne, si le produit MG est semi-conducteur p : influence de la pression du gaz réagissant sur les pentes K du réseau d'isobares selon que la sorption est dissociative ou non
• 2.5 - Vitesse des réactions lorsque les échantillons sont des poudres, des fils ou des cubes
  Figure 15 - Évolution schématique, en coupe, d'un grain de poudre sphérique en cours de transformation : modification de l'étendue des interfaces externe et interne Figure 16 - Cinétiques de réaction observées sur des poudres en cas de régime d'interface externe... Figure 17 - Cinétiques de réaction observées sur des poudres en cas de régime d'interface interne Figure 18 - Cinétiques de réaction observées sur des poudres en cas de régime de diffusion... Tableau 2 - Influence de la pression sur les pentes K des transformées et allure [...]
• 2.6 - Exploitation des résultats analytiques des études thermogravimétriques
  Tableau 3 - Transformées des courbes cinétiques...

3 - ASPECT GLOBAL DES MÉCANISMES RÉACTIONNELS DES SOLIDES À HAUTE TEMPÉRATURE

• 3.1 - Influence des contraintes mécaniques in situ
  Figure 19 - Morphologie des couches de dioxyde de titane formées en surface du métal lors de son oxydation dans l'air Figure 20 - Représentation schématique de la fragmentation des plaques de nitrure de niobium en cours d'oxydation dans le dioxygène et allure d'une courbe cinétique correspondante Figure 21 - Allure d'une courbe cinétique d'oxydation d'une plaque de nitrure de titane dans le dioxygène Tableau 4 - Caractéristiques de la croissance du produit formé MG selon la nature [...]
• 3.2 - Influence de la microstructure et de la composition du solide réactif et du produit formé
  Figure 22 - Pression partielle dans les pores du gaz réagissant si la diffusion gazeuse n'est pas cinétiquement limitante

4 - ÉVOLUTION DE LA RÉACTIVITÉ DU SOLIDE