Al-B-C ternary compounds : synthesis, structure, composition and thermal stability

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Al-B-C ternary compounds : synthesis, structure, composition and thermal stability

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Elastic properties, thermal stability, and thermodynamic parameters of MoAlB

MoAlB is the first and, so far, the only transition-metal boride that forms alumina when heated in air and is thus potentially useful for high-temperature applications. Herein, the thermal stability in argon and vacuum atmospheres and the thermodynamic parameters of bulk polycrystalline MoAlB were investigated experimentally. At temperatures above 1708 K, in vacuum and inert atmospheres, this compound incongruently melts into the binary MoB and liquid aluminum metal as confirmed by differential thermal analysis, quenching experiments, x-ray diffraction, and scanning electron microscopy. Making use of that information together with heat-capacity measurements in the 4–1000-K temperature range—successfully modeled as the sum of lattice, electronic, and dilation contributions—the standard enthalpy, entropy, and free energy of formation are computed and reported for the full temperature range. The standard enthalpy of formation of MoAlB at 298 K was found to be −132±3.2 kJ/mol. Lastly, the thermal conductivity values are computed and modeled using a variation of the Slack model in the 300–1600-K temperature range

Elaboration, microstructure et propriétés des interfaces dans les multimatériaux métalliques et céramiques

Au niveau scientifique, la finalité des activités que j'ai développé est le développement de l'approche « élaboration-microstructure-propriétés », classique en science des matériaux, aux interfaces métal/métal ou métal/céramique. A l'intérieur de ce célèbre triangle ou trépied de base de la science des matériaux, mon activité scientifique fondamentale se situe sur l'arête élaboration-microstructure, c'est là que j'évolue en tentant d'apporter des contributions à la fois dans l'acquisition de données de base (équilibres thermodynamiques, angle et cinétiques de mouillage, mécanisme de croissance, etc.) et dans le développement et l'approfondissement de concepts (première phase formée, chemin de diffusion, nombres de couches dans une séquence réactionnelle, mouillage réactif, etc.). Le mémoire est structuré en trois parties. Les activités dans le domaine du mouillage métal/céramique (réactif ou non-réactif) sont présentées dans le premier chapitre car elles sont un préalable indispensable à tout étude de chimie d'interface. En effet, la réactivité nécessite tout d'abord l'obtention d'un contact intime entre les phases, ce que le mouillage permet de caractériser. Le mouillage constitue le sommet Elaboration de notre triangle. Par ailleurs, à l'autre bout de la chaîne, nous verrons que le mouillage impacte également de manière très importante les propriétés mécaniques d'adhérence puisqu'il conditionne la qualité de l'adhésion interfaciale. L'étude successive du mouillage non-réactif et du mouillage réactif constitue une transition naturelle vers le second chapitre de ce mémoire centré sur les problèmes de réactivité chimique aux interfaces. La réactivité, par ses mécanismes va modeler la microstructure de la zone interfaciale. Enfin, pour terminer, je présenterais les résultats obtenus lors de nos incursions dans le domaine des propriétés mécaniques, dans l'objectif de valoriser les résultats de chimie et d'étudier les relations chimie-mécanique

Pour une édition normande

Dezellus André. Pour une édition normande. In: Études Normandes, 41e année, n°3, 1992. Culture et Enseignement en Normandie. pp. 73-85

Contribution à l'étude des mécanismes de mouillage réactif

In this work we performed an experimental study of reactive wetting to understand the relation between the spreading of the liquid and the formation of a new phase at the liquid/solid interface. The model systems chosen for this study are composed by a carbon substrate (vitreous carbon or monocrystalline graphite) and a liquide alloy consisted of a non-reactive matrix (essentially Cu but also Ni, Ge and Sn) and a reactive solute (Si, Cr, B and Ti) forming a wettable carbide. This choice allows the two types of reactive spreading to be obtained, ie controlled by the chemical reaction or by the diffusion of the reactive solute. The spreading kinetics are studied using two specific methods (the "trasnfered" drop and the "dispensed" drop) which allow the processes of drop formation and of spreading to be separated. Surface control and characterization of the interfaces are performed using optical microscopy, high resolution optical profilometry, scanning electron microscopy, energy dispersion spectroscopy and Auger spectroscopy. In the case of spreading kinetics controlled by the chemical reaction we show that in the general case wetting usually takes place in a single stage at decreasing spreading velocity, and that this velocity depends only on the instantaneous contact angle. We define this contact angle as an equilibrium contact angle which reflects continually the coverage of the liquid/solid interface by the reaction product at the triple line. Finally, we show that reaction kinetics and spreading kinetics are controlled by the dissolution of the substrate. In the case of spreading kinetics controlled by the diffusion of the reactive solute, we perfom a numerical modelling which takes into account the role of the diffusion and interfacial reaction behind the triple line, and also the role of the evaporation/condensation which occurs ahead of the triple line.Dans ce travail nous avons réalisé une étude expérimentale du mouillage réactif dans l'objectif de comprendre la relation existant entre l'étalement du liquide et la formation d'une nouvelle phase à l'interface liquide/solide. Les systèmes modèles choisis pour cette l'étude sont composés d'un substrat de carbone (carbone vitreux ou graphite monocristallin) et d'un alliage liquide constitué d'une matrice non-réactive (essentiellement Cu mais aussi Ni, Ge et Sn) et d'un soluté réactif formant un carbure mouillable (Si, Cr, B et Ti). Ce choix nous a permis d'obtenir les deux types d'étalement réactif, à contrôle chimique et à contrôle diffusionnel. Le suivi des cinétiques d'étalement a nécessité la mise en œuvre de méthodes spécifiques (goutte "déposée" et goutte "transférée") permettant de découpler le processus de formation d'une goutte et celui de son étalement sur un substrat. Le contrôle de l'état de surface des substrats et la caractérisation des interfaces ont été réalisés par différentes techniques: profilométrie optique haute résolution, microscopie optique, microscopie électronique à balayage, micronanalyse X et spectroscopie d'électons Auger. Pour les cinétiques d'étalement à contrôle chimique nous montrons que dans le cas général, le mouillage a lieu en une seule étape à vitesse d'étalement décroissante et que cette vitesse n'est fonction que de l'angle de contact instantanné. Nous définissons cet angle comme un angle d'équilibre reflétant continuellement le taux de recouvrement de l'interface par le produit de réaction à la ligne triple. Enfin, nous montrons que cinétique réactionnelle et cinétique d'étalement sont contrôlées par la dissolution du substrat. Pour les cinétiques à contrôle diffusionnel nous réalisons une modélisation numérique permettant de prendre en compte dans la description du mouillage la diffusion et la réaction interfaciale ayant lieu en arrière de la ligne triple, ou encore le phénomène d'évaporation/condensation pouvant intervenir en avant de la ligne triple