Synthèse, caractérisation microstructurale et propriétés mécaniques de composés nanolamellaires de type MAX

Abstract

Nos travaux ont porté sur la synthèse de composés Tin+1SnCn de type ‘‘phases MAX’’, par pressage isostatique à chaud (HIP) à partir de poudres de titane, d'étain et de carbone, co broyées et enfermées dans un récipient en acier inoxydable. En plus du composé Ti2SnC déjà connu (phase MAX 211), une nouvelle phase MAX 312, Ti3SnC2, est formée. Les paramètres de maille, déduits de l'analyse de Rietveld des diagrammes de diffraction des rayons-X, sont a = 0,31366 nm et c = 1,8650 nm. Un mécanisme de formation de la nouvelle phase a été étudié et a montré que Ti3SnC2 ne peut être formée qu’en présence de fer. Après avoir confirmé cela, des mélanges de poudres 3Ti, Sn, 2C et 10%Fe ont été soigneusement utilisés afin de reproduire les conditions de synthèse par HIP. La DRX montre la présence des phases intermédiaires TixSny, FexSny et TiC. En fait, il s’avère que la fusion des (Fe-Sn) à 1100°C coïncide avec la formation de Ti3SnC2. La phase liquide favorise donc l’apparition de la phase MAX 312. L’optimisation de la nouvelle phase Ti3SnC2 montre qu’une teneur en volume de 80% est obtenue pour une teneur de 9%Fe atomique. Enfin, la nano indentation couplée à la microscopie à force atomique (AFM) a permis de réaliser une cartographie de la dureté. Un effet de taille d'indentation(ISE) est observé et une valeur de dureté de 9,3 GPa est déduite pour Ti3SnC2.