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Alumina microstructural behaviour under pressureless sintering and hot-pressing

1993; Elsevier BV; Volume: 11; Issue: 4 Linguagem: Inglês

10.1016/0955-2219(93)90032-m

1873-619X

J-F. Roy, M. Descemond, Christian Brodhag, F. Thévenot,

Solidification and crystal growth phenomena

The aim of this study is to observe the microstructural evolution of a Bayer alumina as a function of different parameters under pressureless sintering and hot-pressing: soaking temperature, soaking time and applied pressure. Experiments indicate a preponderant contribution of the temperature on the microstructure control whatever the sintering mode may be. A semi-manual technique of digitization of the microstructure using a digital tablet allows quantification of the size, the shape and the orientation of the grains. For both sintering modes and beyond a grain size threshold, increase of temperature leads to anisotropic grain growth of the coarser fraction at the expense of the finer fraction. The pressure has an effect on the mobility of grain boundaries and contributes to an elongation that is similar for all the grains. Nevertheless the microstructures under high pressure produce a distribution of strongly elongated grains with an orientation perpendicular to the pressure axis. Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der mikrostrukturellen Entwicklung von Bayer-Aluminium-oxid als Funktion von Endtemperatur, isothermer Haltezeit und Druck bei drucklosem Sintern und Heißpressen. Die Experimente weisen bei beiden Sinterverfahren auf eine überwiegende Abhängigkeit der Mikrostruktur von der Temperatur hin. Die halbmanuelle Digitizierung der Mikrostruktur mittles eines Digitizierungstabletts erlaubt die Quantifizierung von Größe, Form und Orientierung der Körner. Oberhalb einer Korngrößenschwelle bewirkt eine Temperaturerhöhung bei beiden Sinterverfahren ein bevorzugtes Kornwachstum der Grobkornfraktion auf Kosten der Feinkornfraktion. Druck beeinflußt die Mobilität der Korngrenzen und trägt zu einem bei allen Körnern ähnlichen Längenwachstum bei. Unter hohem Druck weist die Mikrostruktur jedoch eine Verteilung von Körnern mit starkem Längenwachstum und einer Orientierung senkrecht zur Druckrichtung auf. Le but ce cette étude est de suivre l'évolution des microstructures d'une alumine Bayer en fonction de différents paramètres lors d'un cycle de frittage naturel ou sous pression: température de palier, temps de palier et pression appliquée. Les expériences sélectionées à partir de la méthodologie de la recherche expérimentale mettent en évidence l'effet prépondérant de la température sur le contrôle de la microstructure et ceci quel que soit le mode de frittage utilisé. Une technique semi-manuelle de digitalisation des microstructures composée d'une table à digitaliser permet de quantifier la taille des grains, leur forme ainsi que leur orientation préférentielle. Pour les deux modes de frittage et au-dessus d'une taille moyenne de grains, l'accroissement de température conduit à un grossissement anisotrope des gros grains aux dépens des petits. La pression en jouant sur la mobilité des joints de grains permet une élongation assez homogène de tous les grains. Cependant les microstructures issues d'un frittage sous forte pression révèlent une distribution de grains fortement allongés orientés perpendiculairement à l'axe de pression.