Présentation
RÉSUMÉ
Cet article traite dans un premier temps des techniques d’analyse adaptées à la caractérisation des principaux défauts (pores, inclusions, impuretés, etc.) pouvant altérer la transparence optique des céramiques. L’identification et la quantification des défauts restent peu aisées dans ces matériaux du fait de leur très faible concentration ce qui nécessite la mise en place de méthodes adaptées. Ces méthodes reposent essentiellement sur la microscopie optique ou électronique ainsi que sur la spectroscopie. Dans un second temps, les propriétés des céramiques transparentes les plus courantes sont décrites en lien étroit avec leurs grands domaines d’applications scientifiques et industrielles.
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Rémy BOULESTEIX : Maître de conférences - Institut de recherche sur les céramiques, IRCER UMR CNRS 7315, Université de Limoges, France
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Alexandre MAÎTRE : Professeur - Institut de recherche sur les céramiques, IRCER UMR CNRS 7315, Université de Limoges, France
INTRODUCTION
De par leur nature et les procédés de fabrication utilisés, les céramiques transparentes doivent permettre de combiner 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 thermo-mécaniques exacerbées (résistance mécanique, ténacité, résistance aux chocs thermiques), ce qui les rend particulièrement adaptées pour des applications où de fortes contraintes thermiques et/ou mécaniques sont exercées.
Plusieurs compositions sont aujourd’hui élaborées sous forme de céramiques polycristallines transparentes, tels que l’alumine, le YAG Y 3 Al 5 O 12 , le spinelle MgAl 2 O 4 , le fluorure de calcium CaF 2 ou le séléniure de zinc. La variété des matériaux disponibles permet de couvrir une large gamme d’applications, telles que l’éclairage, l’horlogerie, le blindage ou les lasers de puissance. Néanmoins, une des principales limites des céramiques transparentes polycristallines obtenues par frittage de poudres reste la présence de défauts résiduels, en particulier la porosité, qui altèrent leur transparence optique par diffusion de la lumière. La caractérisation de ces défauts, qui reste peu aisée du fait de leur très faible proportion dans les céramiques transparentes (< 0,1 % vol.), nécessite l’utilisation de techniques adaptées.
La première section de cet article vise à présenter des méthodes de caractérisation qui permettent d’accéder à la nature et, éventuellement, à la quantité de défauts résiduels dans des céramiques transparentes en vue de l’optimisation de leur fabrication. Une deuxième section détaille les propriétés physico-chimiques des céramiques transparentes les plus courantes, ainsi que des exemples d’applications industrielles et scientifiques.
Les propriétés générales et les procédés de fabrication des céramiques transparentes ont été détaillés dans l’article
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MOTS-CLÉS
spectroscopie | microscopie | céramiques transparentes | lentilles optiques | protection balistique | lasers solides
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CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Céramiques transparentes - Caractérisation, propriétés et applications
Identification et quantification des défauts dans les céramiques transparentes
Sources bibliographiques
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