Effets du zirconium, du manganèse et du titane sur la thermoluminescence et la réactivité de l'alumine-alpha

To obtain ceramic materials with controlled properties, mineral additions in small quantity are generally used.These additions make it possible to support the densification, to control the phenomenon of grain growth, or to modify the mechanical, physical or optical properties.This study aims to characterize and model the action of certain dopants at the same time on the reactivity and the microstructure, and on the optical properties of alpha-alumina.We showed that low temperature thermoluminescence (TL) after an UV excitation is an excellent technique making it possible to detect the presence of the zirconia tetragonal phase stabilized by alumina. Low temperature TL of the alumina-manganese composites is influenced by an 675,5-679 nm emission. Several assumptions on the recombination center being in charge of this emission were advanced: Mn4+, Cr3+ present in an other matrix than alumina, or at the same time Mn4+ (at 675,5 nm) and Cr3+ in another matrix (at 679 nm). Low temperature TL of the alumina-titania composites is influenced by the Ti3+ ion acting as recombination center and traps center. Ambient temperature TL of the alumina-titania composites is influenced by the Ti4+ ion acting as recombination center and traps center. This influence of Ti4+ can be observed on the D' peak with a double band of blue-green emission ascribable to the Ti4+ center and the (Ti4+-VAl') aggregate.We highlighted for the alumina-zirconia composites, that a heat treatment of the mixture will be preferable for the sintering than a treatment of oxides before mixture. A liquid phase during sintering in presence of manganese allows to support the densification of alumina. One notes it by the presence of a second peak on the derived curves of dilatometry. We could also highlight the presence of segregation of manganese at the grain boundaries with the alumina impurities: iron, calcium. The presence of titanium supports the densification, as well as the the grain growth. We could highlight the segregation at the grain boundaries of TiO2 excess beyond the limit of solubility, as well as the presence of the secondary phase Al2TiO5 on the surface of the samples.Pour obtenir des matériaux céramiques aux propriétés contrôlées il est le plus souvent fait appel à l'utilisation d'additions minérales en faible quantité. Ces ajouts permettent de favoriser la densification ou de contrôler le phénomène de grossissement des grains, ou encore de modifier les propriétés mécaniques, physiques ou optiques.Cette étude a pour objectif de caractériser et de modéliser l'action de certains dopants à la fois sur la réactivité et la microstructure, et sur les propriétés optiques de l'alumine-alpha. Nous avons montré que la thermoluminescence (TL) basse température après une excitation UV est une excellente technique permettant de détecter la présence de la phase quadratique de la zircone, stabilisée par l'alumine. La TL basse température des composites alumine-manganèse est influencée par une émission à 675,5-679 nm. Plusieurs hypothèses sur le(s) centre(s) de recombinaison responsable(s) de cette émission ont été avancées : Mn4+, Cr3+ présent dans un environnement autre que l'alumine, ou à la fois Mn4+ (à 675,5 nm) et Cr3+ dans un autre réseau (à 679 nm). La TL basse température des composites alumine-titane est influencée par l'ion Ti3+ agissant comme centre de recombinaison et comme centre piège. La TL à température ambiante des composites alumine-titane est influencée par l'ion Ti4+ agissant comme centre de recombinaison et comme centre piège. Cette influence de Ti4+ se traduit notamment sur le pic D' par une double bande d'émission bleue-verte attribuable au centre Ti4+ et à l'agrégat (Ti4+-VAl').Nous avons mis en évidence pour les composites alumine-zircone, qu'un traitement thermique du mélange sera préférable pour l'aptitude au frittage à un traitement des oxydes seuls avant mélange. La présence de manganèse favorise la densification de l'alumine, en particulier grâce à un frittage en phase liquide. On le constate par la présence d'un pic dérivé de dilatométrie supplémentaire à haute température. Nous avons pu mettre également en évidence la présence de ségrégation aux joints de grains avec drainage des impuretés fer, calcium avec le manganèse. La présence de titane favorise la densification de l'alumine, ainsi que le grossissement des grains. Nous avons pu mettre en évidence la ségrégation aux joints de grains d'excès de TiO2 au-delà de la limite de solubilité, ainsi que la présence de la phase secondaire Al2TiO5 en surface des échantillons