Etablissement Université de M’Sila - Mohamed Boudiaf Affiliation Institut de Physique Auteur DJEDID, Fatiha Directeur de thèse NOUIRI Abdelkader

Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement Université de M’Sila - Mohamed Boudiaf Affiliation Institut de Physique Auteur DJEDID, Fatiha Directeur de thèse NOUIRI Abdelkader Filière Physique des Matériaux Diplôme Magister Titre Elaboration et caractérisations diélectriques des matériaux ferroélectriques de type PZT Mots clés Mots clefs: PZT Céramique Ferroélectricité Piézoélectricité Cycle d’hystérésis Constante diélectrique Keywords: PZT Ceramic Ferroelectric Piezoelectric Hysteresis loop Dielectric constant الكلمات المفتاحية : سيراميك آهر وحديدية PZT آهرواجهادية حلقة الهسترة ثابت العزل Résumé Résumé: L’objectif principal de ce travail est d’obtenir des échantillons de PZT de formule chimique Pb (Zr0.52T0.48) O3 valable pour des applications industrielles. nous avons préparé des échantillons de PZT sous forme de céramique massive à partir de trois types de poudres: 1- Poudre de PZT préparée à partir de calcination d’un mélange de trois oxydes (PbO, ZrO2, TiO2) broyés dans un milieu alcoolique pendant 24 heures , nous avons effectué des calcination à des température de 850°C et de 950°C pendant 2 heures et à l’aide de l’analyse des RX nous avons constaté que le mélange s’est transformé à la phase PZT de structure pérovskite pour des température entre 850°C et 950°C. 2- Poudre d’un mélange préparée à partir des trois oxydes ( PbO, ZrO2,TiO2) de la même manière que la méthode précédente mais sans calcination . 3- Poudre d’un mélange préparé à partir des trois oxydes de la même manière en lui ajoutant 10% PbO au début du broyage pour compenser la quantité volatile pendant le frittage. Après la formation et le frittage à la température de 1100°C pendant 2 heures, nous avons étudié la structure des diffèrents échantillons ainsi que l’influence de calcination et de la quantité ajoutée de PbO sur la formation de la structure pérovskite (par RX). Nous avons trouvé qu’il est possible de préparer le PZT sous forme de céramique massive sans passer par l’étape de calcination et on passe directement à l’étape de frittage mais de densité faible, et la quantité ajoutée de PbO n’a aucune influence sur la formation de structure Pérovskite et elle fait augmenter la densité des échantillons, où la densité relative a atteint 94.91%. Après l’obtention des échantillons de PZT sous forme de céramique massive, nous avons étudiés les propriétés diélectriques, les propriétés ferroélectriques (le cycle d’hystérésis) et le coefficient piézoélectrique d33 en polarisant les échantillons par application d’un champ électrique alternatif de forte intensité et de faible fréquence 0.5Hz , à température ambiante (25°C), où nous avons obtenu une polarisation rémanente faible avec l’affaiblissement des valeurs des r ε et d 33 , mais après un augmentation de la température à 115°C le d33 a augmente, qui indique que le type de ces matériaux est le PZT dur. Nous avons polarisés ces échantillons par application un champ continu à température 115°C, nous avons obtenu une bonne réponse piézoélectrique où la valeur de d33 a augmente à 263pC/N pour les échantillons de poudre PZT+10%PbO, puisque leur densité relative relativement élevée (94.91%). Abstract: The principal goal of this work is to obtain samples of PZT of chemical formula Pb(Zr0.52T0.48)O3 valid for industrial applications. At the beginning we prepared samples of PZT in the form of massive ceramics starting from three types of powders: 1- Powder of PZT prepared starting from calcination of a mixture of three oxides (PbO, ZrO2, TiO2) crushed in an alcoholic medium during 24 hours, we carried out calcinations at temperature of 850°C and of 950°C during 2 hours and using the analysis of the X-ray we noted that the mixture changed to wards phase PZT of structure perovskite for temperature between 850°C and 950°C. 2-Powder of a mixture prepared from the three oxides (PbO, ZrO2, TiO2) in the same way as the preceding method but without calcination. 3- Powder of a prepared mixture starting from three oxides in the same way by adding 10% of PbO of the weight of the mass of PbO and that to him to the beginning of crushing. After the formation and sintering at the temperature of 1100°C during 2 hours, we studied the structure of differ samples as well as the influence from calcination and the quantity added from PbO on he formation from the structure Perovskite, we have find that it is possible to prepare the PZT in the form of ceramics massive without pass by the stage of calcination and one pass directly at stage of sintering but of weak density, and the quantity add of PbO have not influence on the formation of structure Perovskite and it make increase the density of sample, where the density relative have reach 94.91%. After obtaining the samples of PZT in the form of massive ceramics we studied the ferroelectric properties or the hysteresis loop by polarizing the samples by application of an alternative electric field of strong intensity and weak frequency 0.5Hz, at ambient temperature (25°C), where we obtained a weak remnant polarisation with the weakening of the values of r ε and d33 , but after an increase in the temperature a 115°C, the d33 increase , which indicate that the type of these materials is the hard PZT. We have polarized these samples by application a continuous current field to temperature 115°C , we obtained a good piezoelectric answer where the value of d33 increases 263pC/N for samples of the powder PZT+10% PbO, because their high relative density (94.91%). خلاصة: ذو الصيغة الكيميائية PZT إن الهدف الأساسي من هذا العمل هو الحصول على عينات من مادة ال على شكل سيراميك ثقيل PZT صالحة للتطبيقات الصناعية حيث قمنا في البداية بتحضير عينات من ال Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 انطلاقا من ثلاثة أنواع من المساحيق : (céramique massive ) دة 24 Date de soutenance 03 Décembre 2009 Pagination 105 Format pdf Statut Traitée