Soutenance de thèse de Pauline Glatz

Pauline Glatz, doctorante dans l'équipe Propriétés des amorphes, liquides et minéraux (PALM) soutient sa thèse le lundi 12 novembre 2018 à 14 h.

IMPMC - Sorbonne Université - 4 place Jussieu, 75005 Paris, tour 23, 4e étage, couloir 22-23, salle 401

« Influence de P₂O₅ sur la structure et la nucléation de verres d’aluminosilicates d’alcalins »

Résumé

Les vitrocéramiques sont des matériaux obtenus  par  cristallisation contrôlée  de verres. Ils offrent l’avantage  d’une mise en forme facile des verres et de propriétés  améliorées ou nouvelles par  rapport aux verres ou aux cristaux. Le contrôle de la nucléation,  première étape de la cristallisation, est essen- tiel pour  optimiser  les propriétés  de ces matériaux. Dans  les compositions  commerciales,  des agents nucléants  sont ajoutés  pour favoriser la cristallisation en volume de la phase d’intérêt. Cependant, les mécanismes fondamentaux qui gouvernent l’action de ces agents  nucléants  sont encore mal compris.

L’objectif  de  cette  thèse  est  de  mieux  appréhender le rôle d’un  agent  nucléant, le P₂O₅, dans deux systèmes  d’aluminosilicates  d’alcalins en fonction de la composition  : taux de P₂O₅,  d’alumine, nature  de l’alcalin (lithium  ou sodium).  Nous étudions l’influence de P₂O₅   sur la structure du verre et l’environnement local du phosphore.  L’ajout  de P₂O₅ induit  une polymérisation du réseau  et son environnement est très  dépendant du taux d’alumine.  Deux compositions  où les comportements à la cristallisation sont différents sont étudiées : une corrélation  existe entre l’environnement local du phosphore  dans  le verre et son aptitude à être  agent nucléant. Le P₂O₅ favorise la nucléation en volume lorsque le phosphore  est sous forme isolée entouré  d’alcalins dans le verre et que la quantité de cette espèce est suffisamment importante. Les modifications  de l’environnement local du phosphore  avec les traitements thermiques ont pu être reliées à des modifications  à plus longues distances.  Les premiers nucléi proviennent de la ségrégation  de ces espèces phosphatées.

Mots-clés : P₂O₅ ; verre ; structure ; aluminosilicates ; vitrocéramiques ; agent nucléant

Abstract

Glass-ceramics  are materials  obtained  by partial and  controlled  crystallization of parent glasses. They have the advantages of the glass, easiness of glass shaping, and new properties  compare to glasses and  crystals.  Nucleation  is the  first step  of the  crystallization process,  and  its  control  is a key step to  optimize  materials  properties. In commercial  materials, nucleating  agents  are  added  to  promote volume crystallization of the phase of interest. Nevertheless,  their action mechanisms  are not well- understood.

The  aim of this  PhD  thesis  is to  have  a better  understanding of the  role of a nucleating  agent, P₂O₅, in two alkali aluminosilicate systems as a function  of composition: P₂O₅  and Al₂O₃  contents, nature  of alkali (lithium  or sodium).  We study  the  influence of P₂O₅ on the  glass structure and  the local environment  of phosphorus.  Addition  of P₂O₅  results in a polymerization of the  network  and its local environment depends on alumina content. Two compositions with different crystallization behaviors  are studied  : a correlation  exists between  the local environment of phosphorus  in the glass and its nucleating  role. P₂O₅  favors volume nucleation  when phosphate species are isolated  and sur- rounded  by alkali and  when they  are in a sufficient  amount. Modifications  of the  local environment of phosphorus  with heat  treatments are linked to modifications  at  a larger scale. The first nuclei are related  to the clusterization of these phosphate species.

Keywords: P2 O5 ; glass ; structure ; aluminosilicates ; glass-ceramics ; nucleating agent

Jury

• Mme. Sophie Schuller - Rapportrice
• M. Franck Fayon - Rapporteur
• M. Mathieu Roskosz - Examinateur
• M. Lothar Wondraczek - Examinateur
• Mme. Monique Comte - Directrice de thèse
• M. Laurent Cormier - Directeur de thèse
• M. Lionel Montagne - Directeur de thèse