Synthèse et caractérisation d’une mullite a base de matières locales pour substrats de silicium photovoltaïque
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Institut d'Optique et Mécanique de Précision
Abstract
Mullite (3Al2O3-2SiO2 and 2Al2O3-SiO2), is one of the most studied and used ceramics. Its applications are very diverse and range from refractory to technological products. Under air
and atmospheric pressure, it’s stable thermally and chemically from ambient temperature upto its melting temperature. These interesting characteristics such as it’s very limited creep
sensitivity, it’s very good thermo mechanical properties, it’s relatively low thermal expansion coefficient which gives it good resistance to thermal shocks.
In this work, we have valorised local raw materials by the synthesis of a mullite from Algerian kaolin (DD1, DD2, and DD3) and a recycled alumina. First, we studied the raw
materials powders (kaolin and aluminium slag) to understand the phases transformations during firing. The results obtained show the formation of primary mullite as well as
cristobalite at 1400 °C.
We enriched these kaolin’s by adding aluminium slag to obtain secondary mullite. Primary mullite is formed from the transformation of metakaolinite while secondary mullite results
from the reaction of slag alumina with the excess of silica of the kaolin. The results obtainedat 1400°C show that the quantity of the mulllite formed is more important. The study of the rheological behaviour allowed us to choose the kaolin suitable for the casting. The samples obtained after sintering present good mechanical characteristics.
Description
La mullite (3Al2O3-2SiO2 - 2Al2O3-SiO2) , est l'une des céramiques les plus étudiées et les plus utilisées. Ses applications sont très diverses et vont des réfractaires aux applications
technologiques. Sous air et sous une pression atmosphérique, elle est stable thermiquement et chimiquement de l'ambiante jusqu'à sa température de fusion. Ces caractéristiques
intéressantes tel que : sa sensibilité au fluage très limitée, ses très bonnes propriétés thermomécaniques, son coefficient de dilatation thermique relativement bas qui lui donnent
une bonne résistance aux chocs thermiques.
Dans cette thèse, nous avons voulu valoriser des matières premières locales pour la synthèse d’une mullite à partir d’un kaolin algérien (DD1, DD2, DD3) et d’une alumine recyclée. Tout
d’abord, nous avons étudié les poudres de départ (kaolin et scories d’aluminium) pour mieux comprendre les transformations de phases ayant lieu au cours de leur cuisson. Les résultats
obtenus ont montré la formation de la mullite primaire ainsi que la cristobalite à 1400°C.
Nous avons enrichi ces kaolins par l’ajout des scories d’aluminium pour obtenir la mullite secondaire. La mullite primaire est formée à partir de la transformation de la métakaolinite
alors que la mullite secondaire résulte de la réaction de l’alumine des scories et de l’excès de silice du kaolin. Les résultats obtenus à 1400°C ont montré que la quantité de la mulllite
formées est plus importante. L’étude du comportement rhéologique nous a permis de choisir
le kaolin approprié pour le coulage. Les échantillons obtenus après frittage ont présenté des
caractéristiques mécaniques importantes
