Synthse et Caractrisation dune nouvelle phase Nd5Pt3Rapport du projet S4 Mars 2011

Etudiants : Tuteur du projet : Lieu du projet :

Pauline RODRIGUEZ

Marc DUBLED

Loc GALLAY

Monsieur Jean-Michel MOREAU Laboratoire SYMME Annecy-le-Vieux IUT dAnnecy-le-Vieux Dpartement Mesures Physiques Option Matriaux et Contrles Physico-Chimiques

REMERCIEMENTNous exprimons notre gratitude envers le laboratoire SYMME et ses membres pour nous avoir accueillis dans leurs locaux et laisss leur matriel disposition. Nous tenons remercier particulirement notre tuteur de projet, Monsieur Jean-Michel Moreau, pour nous avoir transmis ses connaissances et permis de mener bien notre projet. Nous le remercions pour stre rendu disponible et pour avoir rpondu nos questions. Nous sommes aussi reconnaissants envers le Docteur Amin Janghorban, qui a examin les chantillons. Nous le remercions galement davoir pris sur son temps et de nous avoir permis de raliser des microscopies sur les chantillons. Enfin, nous adressons nos remerciements envers Madame Sandrine Beauquis et Monsieur Jean-Christophe Marty pour leur disponibilit et leur support technique prcieux.

SOMMAIREIntroduction .....Page 1 1 Principe des mthodes exprimentales.Page 2

1.1 Mthode de substitution ..Page 2 1.1.1 Substitution ...Page 2 1.1.2 Diffusion ...Page 3 1.1.3 Augmentation du volume .Page 3 1.2 Fusion au four arc .Page 5 1.3 Analyse des chantillons .Page 5 1.3.1 Diffraction X Page 5 1.3.2 Mtallographie (microscope optique) ...Page 5 1.3.3 MEB (Analyse quantitative) .....Page 5

2 Prsentation et analyse des rsultats Page 72.1 Nd5Pt1.5Ir1.5 ..Page 7 2.1.1 Prparation Page 7 2.1.2 Rsultats ...Page 7 2.1.3 Analyse ...Page 10 2.2 Nd5Pt 2.4Ir0.6 .......Page 12 2.2.1 Prparation .Page 12 2.2.2 Rsultats .Page 12 2.2.3 Analyse ...Page 15 2.3 Nd5Pt2.85Ir0.15 ..Page 17 2.3.1 Prparation ..Page 17 2.3.2 Rsultats .Page 17 2.3.3 Analyse ...Page 20 2.4 Nd5Pt3 ............................................................................................................Page 22 2.4.1 Prparation ..Page 22 2.4.2 Rsultats .Page 22

Conclusion ...Page 23 Bibliographie ...Page 24 Annexes

IntroductionLes alliages base de terres rares sont utiliss depuis les annes soixante pour leurs proprits magntiques. Ils servent en gnral pour la cration des aimants permanents qui entrent dans la conception de moteur lectrique, de production de froid et dlectricit ainsi que pour les composants lectroniques tels que les crans tactiles. Lors de ce projet ralis au laboratoire SYMME avec le docteur Moreau, nous nous sommes intresss aux alliages TR5Pt3 (Terres Rares/Platine) et plus particulirement la recherche de la phase Nd5Pt3 (Nodyme/Platine). Ce projet sinscrit dans la continuit des travaux raliss par le docteur Janghorban sur les alliages TR-Pt. La majorit des diagrammes de phases TR-Pt possdent un domaine dhomognit TR5Pt3. Cependant, certaines phases TR5Pt3 restent tre synthtises et tudies. La synthse de la phase Nd5Pt3 est laxe majeur du projet, car le Dr Janghorban ainsi quune quipe chinoise ont dj essay de synthtiser cette phase sans succs. Pour remdier ce problme, nous utiliserons dautres procds, dont une mthode de substitution ainsi quune modification des tempratures de revenu, afin de synthtiser la phase pure Nd5Pt3. Nous synthtiserons galement la phase Pr5Pt3 (Prasodyme /Platine) afin de complter au mieux la synthse de TR5Pt3. Dans une premire partie, nous expliquerons et dtaillerons les mthodes et instruments que nous avons utiliss. La deuxime partie sera consacre la prsentation et lanalyse des rsultats.

Position de la phase recherche (en rouge) dans le diagramme de phase binaire Nodyme-Platine.

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1. Principe des mthodes exprimentales1.1 Mthode de substitution 1.1.1 Substitution Les essais de synthse du compos Nd5Pt3 mens par le Docteur Janghorban ont t raliss des temps et tempratures de recuit de 600C pendant une dure de 4 mois, et de 400C pendant 11 mois. Mais ses essais nont pas permis de synthtiser le compos. Les composs obtenus prsentaient 2 phases au microscope optique (certainement Nd7Pt3 et Nd3Pt2). Afin de raliser la synthse du compos Nd5Pt3 nous utilisons une mthode de substitution secondaire, dune solution solide Nd5Ir3 par une solution solide de platine (le compos Nd5Ir3 ayant dj t synthtis et de paramtres de maille connus). Le platine va substituer liridium dans la maille de Nd5Ir3, formant ainsi le compos Nd5Pt3. Pour que la substitution est lieu, il faut que les deux composs aient une miscibilit complte lun envers lautre. Ils doivent alors obir la loi de Hume-Rothery [08Dez] : Les deux composs doivent avoir la mme structure cristalline. Nd5Ir3, structure ttragonal, groupe despace 130 Nd5Pt3, structure thorique ttragonal, groupe despace 130. Les composs TR5Pt3 avec ZTR 64, cristallisent dans un systme ttragonal de type Pu5Rh3 [78Ler]. Les deux composs doivent avoir un diamtre atomique peu diffrent, rgle des 15%.| |

< 0.1. .

ra et rb : rayons atomique [INTPtab] [INTPtab]

Le calcul donne un rsultat qui tend vers 0 soit bien infrieur au maximum tolr de 0,15. Les deux composs doivent avoir une lectrongativit peu diffrente. = 2,28 ; = 2,2 : lectrongativit de Pauling (chelle de 0.7 (francium) 3.98 (fluor)). Les deux composs doivent avoir une concentration lectronique proche (nombre dlectrons de valence). Iridium : [Xe] 6s2 4f14 5d7 Platine : [Xe] 6s1 4f14 5d9 Les deux composs peuvent donc se substituer lun lautre. Pour que la substitution ait lieu, il faut prendre galement en compte le phnomne de diffusion, et surtout la vitesse de diffusion du platine dans la maille de Nd5Ir3.

-

2

1.1.2

Diffusion

La diffusion dans une solution solide dsigne la tendance d'un systme rendre homogne la concentration des espces chimiques en son sein. C'est un phnomne de transport qui se traduit par la migration d'espces chimiques dans une solution solide Sous l'effet de l'agitation thermique. En effet laugmentation de la temprature augmente lamplitude de vibration des atomes formant la maille et la cintique de dplacement des atomes insrs dans la maille, ce qui facilite le dplacement des atomes. On observe un dplacement des constituants des zones de forte concentration vers celles de faible concentration. Ce phnomne est rgit par la loi de Fick. [04Per] = D C x. ) ( ( , , , ( ( . ) ( . )

= = = =

(

.

Daprs la loi de Fick, nous observons que la densit de migration augmente avec la temprature, cest pourquoi, les recuits appliqus sur les chantillons doivent tre fait haute temprature (sans dpasser les tempratures de transformation solide/liquide ou de changement de structure cristalline) afin dhomogniser le plus rapidement lchantillon. Lhomognisation nous permet de ne pas avoir de zones de lchantillon o les structures et les concentrations diffrent du reste de lchantillon et ainsi pouvoir maitriser la composition atomique (par masse dlments fusionns) pour crer les phases souhaites.

Figure I-2 : exemple simplifi dune substitution. Substitution dun atome B (bleu) dans un site cubique, dune cellule Cubique Primitive datome A, par un atome C (vert). (Schma cr partir de solidworks SP3)

1.1.3 Augmentation du volume Daprs la loi de Vgard [53Four], lors dune substitution le volume de la maille du compos varie linairement en fonction de laugmentation du pourcentage de produit de substitution. La maille substitue est Nd5Ir3. Lajout de platine (atome de substitution) va faire augmenter le volume de la maille en fonction du pourcentage atomique composant lchantillon.

3

Afin de suivre laugmentation du volume et le fonctionnement de la substitution qui doit suivre la loi de Vgard, nous allons estimer le volume final de la maille de Nd5Pt3 et le volume de maille de dpart Nd5Ir3 est une donne exprimentale connue.Tableau I-1 : Prsentation des paramtres exprimentaux des mailles de TR5Pt3.Composs Z a () c() V(3) (V/n)1/3 Structures Ref.

Ce5Pt3 Pr5Pt3 Nd5Pt3 Pm5Pt3 Sm5Pt3 Eu5Pt3 Gd5Pt3 Tb5Pt3 Dy5Pt3 Ho5Pt3 Er5Pt3 Tm5Pt3

58 11,41 6,648 864,73 59 60 61 62 63 64 8,479 6,275 390,69 65 8,415 6,230 382,06 66 8,367 6,210 376,5 67 8,319 6,191 371,05 68 8,298 6,181 368,58 69 8,252 6,128 361,38 834,43

3,001 Tet(P4/ncc) Tet(P4/ncc) Tet(P4/ncc) Tet(P4/ncc) Tet(P4/ncc) Tet(P4/ncc)

[09Jan]

2,901 Hex(P63/mcm) [78Ler] 2,880 Hex(P63/mcm) [78Ler] 2,866 Hex(P63/mcm) [78Ler] 2,852 Hex(P63/mcm) [78Ler] 2,845 Hex(P63/mcm) [78Ler] 2,827 Hex(P63/mcm) [78Ler]

3,050

3,000

f(x) = -0,01584x + 3,915782,950

2,900

(V/n)^(1/3)

2,850

2,800

2,750

2,700 56 58 60 62 64 66 68 70

Z (numro atomique)

Figure I-2 : Volume de la maille divis par son nombre datome la composant la racine cubique en fonction du numro atomique des atomes de terre rare.

Volume thorique de la maille de Nd5Pt3 (ZNd = 60 ; Nombre datomes composant la maille = 32 atomes) : = ((0.01584 60 + 3.9158 32 = 834,43

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1.2 Fusion four arc Le four arc est utilis pour fusionner plusieurs composs mtalliques purs afin de synthtiser un alliage. Un arc lectrique est cr par une haute tension applique entre deux lectrodes et les mtaux faire fondre. Les chantillons sont mis dans un creuset : un conteneur rfractaire qui rsiste de hautes tempratures. Le four arc utilis au laboratoire SYMME possde un creuset en cuivre. En effet, la temprature du four arc peut monter jusqu' 1 800 degrs Celsius, ainsi le creuset doit tre refroidi par un circuit deau. 1.3 Analyse des chantillons 1.3.1 Diffraction X La technique de diffraction des rayons X est une technique danalyse non destructive qui rvle des informations sur la structure cristallographique, la composition chimique et les proprits physiques des matriaux. Des rayons X frappent le matriau, et sont diffuss pour chacun des atomes de la cible. Ces rayons diffuss interfrent entre eux, selon des interfrences constructives (les ondes sadditionnent) ou destructives (les ondes sannulent) : cest le phnomne de diffraction. Ainsi, pour certains angles de dviation 2, on dtecte divers rayons X (interfrences constructives), qui vont tre lorigine des diffrents pics dun diagramme appel diffractogramme. En fonction de ces pics et des angles, on va pouvoir connaitre la composition du matriau tudi, grce lutilisation de la loi de Bragg.

Loi de Bragg2=

n est lordre de diffraction (nombre entier) est la longueur d'onde de l'onde incidente dhkl est la distance interrticulaire (distance entre deux plans cristallographiques) est le demi-angle de dviation (moiti de l'angle entre le faisceau incident et la direction du dtecteur)

1.3.2 Mtallographie (microscope optique) Durant le projet, nous utilisons un microscope optique pour observer lalliage cr, et voir sil sagit dun alliage monophas, biphas ou triphas. Cette tude optique va tre complte par une observation de lchantillon au microscope lectronique balayage. 1.3.3 MEB (Analyse quantitative) Le microscope lectronique balayage est une technique de microscopie lectronique qui utilise diverses interactions lectrons-matire pour obtenir des images en haute rsolution. Lobservation peut se faire avec trois modes diffrents : - le mode lectrons secondaires (SE), qui permet dobtenir une image qui sera fonction de la topographie de la surface de lchantillon ;

5

-

le mode lectrons rtrodiffuss (BSE), qui sera sensible au numro atomique des atomes, et qui va ainsi permettre dobtenir une information qualitative sur la composition de lchantillon ; lanalyse en rayons X, qui elle va permettre dobtenir des informations quantitatives sur la composition de lchantillon, avec une meilleure prcision.

Pour le projet, nous utilisons le mode BSE, pour vrifier les rsultats obtenus en microscopie optique, ainsi que lanalyse chimique pour connatre la composition exacte des phases observes.

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2. Prsentation et analyse des rsultats2.1 Compos Nd5Ir1.5Pt1.5 2.1.1. Prparations Masses des lments pures peses mchantillon = 3 g MNd = 144, 24 g.mol-1 MIr = 192,217 g.mol-1 MPt = 195,084 g.mol-1. .

= 1,5( . 5. m. .

+ = 1,662 g

+ 5.

= 1302 .

=

M M

=

M . 1,5. m M . M . 1,5. m M .

= 0,674 g.

=

= 0,664 g.

Liridium est sous forme de poudre, donc il prsente un risque de volatilisation lors de la fusion au four arc, nous pesons rellement 0,683 g pour pallier aux pertes due la volatilisation. Lchantillon est recuit 700C, pendant une dure dune semaine, sous atmosphre inerte. 2.1.2. Rsultats Micrographie optiqueFigure II-1 : Microscopie Optique Alliage de composition Nd5Ir1.5Pt1.5 recuit 700C pendant 1 semaine. Cette micrographie montre que lalliage est biphas. Les petits grains noirs sont des oxydes, on peut donc observer que la phase de couleur claire soxyde facilement. (Microscope optique, grossissement x200).

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Indexation des pics de diffraction XTableau II-1 : distances rticulaires et intensits exprimentales (I 14) pour le compos Nd5Ir1.5Pt1.5. Compar la maille Nd5Ir3 de structure ttragonale, de numro de groupe despace 130, et paramtres de maille : a=b= 1,1570 ; c= 6,4320 ; V=800,653.

Figure II-2 : diagramme de diffraction par rayon X du compos Nd5Ir1.5Pt1.5, par souci de clart la totalit du diagramme nest pas reprsent. (Totalit du diagramme dans ANNEXE 2).

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Affinage des paramtres de mailles = = 812,48 2.49 = = 11,218 0,009 = 6.456 0,009 Evolution du volume de la maille

Figure II-3 : Evolution du volume de maille en fonction de la quantit diridium substitu par du platine, pour le compos Nd5Ir1.5Pt1.5 (50% de platine) reprsent en rouge avec son incertitude. La droite (bleue) reprsente lvolution thorique du volume de la maille. Le volume de la maille Nd5Ir3 est une donne exprimentale, mais le volume de la maille Nd5Pt3 est thorique (lestimation est prsente en page 6).

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Micrographie lectronique balayageFigure II-4 : Microscopie lectronique balayage. Alliage de composition Nd5Ir1.5Pt1.5 recuit 700C pendant 1 semaine. Cette micrographie prise en lectrons secondaires, montre par la faible diffrence de contraste entre les deux phases prsentes, quelles ont une composition atomique en nombre dlectrons proche. On notera la phase claire (a1) et la phase sombre (b1) pour le digramme ternaire. Les grains de couleurs noirs sont des traces doxyde. (Microscope lectronique balayage, mode BSE, grossissement x5000).

2.1.3 AnalyseTableau II-2 : Analyse chimique au MEB Alliage de composition Nd5Ir1.5 Pt1.5 recuit 700C pendant 1 semaine. Cette analyse chimique montre que contrairement nos suppositions de dpart les phases formes ne sont pas les phases Nd5Pt3 et Nd5Ir3, mais des alliages ternaires de composition Nd0.374Pt0.158Ir0.084 (a1) et Nd0.393Pt0.122Ir0.103 (b1). Ils peuvent tre des composs Nd5Pt2Ir pour la phase claire (a1) et Nd16Pt5Ir4 ou Nd19Pt6Ir5 pour la phase sombre (b1) (observes en mode BSE sur le microscope lectronique balayage). On peut remarquer que la quantit diridium est moins importante que celle introduit initialement pour former lchantillon. Nous avons sous-estim la volatilisation de lIridium lors de la fusion.

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Pour quil y ait formation de deux phases distinctes dans lchantillon, il faut que la composition des phases soit de structures diffrentes et/ou de compositions atomiques diffrentes. Lindexation du diagramme de diffraction X nous permis de dterminer que les structures des deux phases prsentes sont ttragonales. Lanalyse chimique par rayonnement X, ralis grce au microscope lectronique balayage, nous montre que les phases formes sont ternaires de compositions atomiques diffrentes. Afin de reprsenter correctement les diffrents alliages forms, nous ralisons un diagramme ternaire Ir, Pt, Nd.

Proposition dune bauche dun diagramme de phases ternaire Ir, Pt, Nd

Figure II-4 : Diagramme de phase ternaire Nd-Pt-Ir Prsentation sur un diagramme ternaire des composs Nd0.374Pt0.158Ir0.084 (a) et Nd0.393Pt0.122Ir0.103 (b) forms par la fusion de lchantillon de composition Nd5Ir1.5Pt1.5 recuit 700C pendant 1 semaine.

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2.2. Compos Nd5Ir0.6Pt2.4 2.2.1. Prparation Masses des lments pures peses : mechantillon = 2 g MNd = 144,24 g.mol-1 MIr = 192,217 g.mol-1 MPt = 195,084 g.mol-1. .

= 0,6. . 5. m. .

+ 2,4. = 1,105 g

+ 5.

= 1304,7 .

=

M

=

M . 2,4. m. .

= 0,718 g

=

M . 0,6. m. .

= 0,177 g

Liridium est sous forme de poudre, donc il prsente un risque de volatilisation lors de la fusion au four arc, nous pesons rellement 0,189 g pour pallier aux pertes due la volatilisation. Lchantillon est recuit 700C, pendant une dure de trois semaines, sous atmosphre inerte. 2.2.2. Rsultats Micrographie optiqueFigure II-5 : Microscopie Optique. Alliage de composition Nd5Ir0.6Pt2.4 recuit 700C pendant 3 semaines. Cette micrographie montre que lalliage est biphas. (Microscope optique, grossissement x1000).

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Indexation des pics de diffraction XTableau II-3 : Distances rticulaires et intensits exprimentales (I14) pour le compos Nd5Ir0.6Pt2.4. Comparer la maille Nd5Ir3 de structure ttragonale, de numro de groupe despace 130, et paramtres de maille : a=b=1,1570 ; c= 6,4320 ; V=800,653.

Figure II-6 : Diagramme de diffraction par rayon X du compos Nd5Ir0.6Pt2.4, par souci de clart la totalit du diagramme nest pas reprsent. (Totalit du diagramme dans ANNEXE 3).

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Affinage des paramtres de mailles = = 834,01 2.70 = = 11,305 0,009 = 6.526 0,009

Evolution du volume de la maille

Figure II-7 : Evolution du volume de maille en fonction de la quantit diridium remplac par du platine, le compos Nd5Ir0.6Pt2.4 (80% de platine) et son incertitude sont reprsents en bleu sur le graphique, la droite (bleu) reprsente lvolution thorique du volume de la maille. Le volume de la maille Nd5Ir3 est une donne exprimentale, mais le volume de la maille Nd5Pt3 est thorique (lestimation est prsente en page 6).

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Micrographie lectronique balayageFigure II-8 : Microscopie lectronique balayage. Alliage de composition Nd5Ir0.6Pt2.4 recuit 700C pendant 3 semaines. Cette micrographie prise en lectrons secondaires, montre par la faible diffrence de contraste entre les deux phases prsentes quelles ont une composition atomique en nombre dlectrons proche. On notera la phase claire (a2) et la phase sombre (b2) pour la conception du diagramme ternaire. Les grains de couleurs noirs sont des traces doxyde. (Microscope lectronique balayage, mode BSE, grossissement x1000).

2.2.3 Analyse

Tableau II-4 : Analyse chimique au MEB Alliage de composition Nd5Ir0.6 Pt2.4 recuit 700C pendant 3 semaines. Cette analyse chimique montre que contrairement nos suppositions de dpart les phases formes ne sont pas les phases Nd5Pt3 et Nd5Ir3, mais des alliages ternaires de composition Nd0.354Pt0.217Ir0.034 (a2) et Nd0.385Pt0.185Ir0.043 (b2). Ils peuvent tre des composs Nd10Pt6Ir pour la phase claire (a2) et Nd8Pt4Ir pour la phase sombre (b2) (observe en mode BSE sur le microscope lectronique balayage). On peut remarquer que la quantit diridium est moins importante que celle introduit initialement pour former lchantillon. Nous avons sous estim la volatilisation de lIridium lors de la fusion.

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Proposition dune bauche dun diagramme de phases ternaire Ir, Pt, Nd

Figure II-8 : Diagramme de phase ternaire Nd-Pt-Ir Prsentation sur un diagramme ternaire des composs : - Nd0.374Pt0.158Ir0.084 (a1) et Nd0.393Pt0.122Ir0.103 (b1) forms par la fusion de lchantillon de composition Nd5Ir1.5Pt1.5 recuit 700C pendant 1 semaine. - Nd0.354Pt0.217Ir0.034 (a2) et Nd0.385Pt0.185Ir0.043 (b2) forms par la fusion de lchantillon de composition Nd5Ir0.6Pt2.4 recuit 700C pendant 3 semaines.

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2.3. Compos Nd5Ir0.15Pt2.85 2.3.1. Prparations Masses des lments pures peses mechantillon = 0,5 g MNd = 144,24 g.mol-1 MIr = 192,217 g.mol-1 MPt = 195,084 g.mol-1. .

= 0,15. . 5. m. .

+ 2,85. = 0.2761 g

+ 5.

= 1306,02 .

=

M

=

M . 2,85. m. .

= 0,2129 g

=

M . 0,15. m. .

= 0,0110 g

Liridium est sous forme de poudre, donc il prsente un risque de volatilisation lors de la fusion au four arc, nous pesons rellement 0,017 g pour pallier aux pertes due la volatilisation. Aprs consultation du diagramme de phase Nd-Pt [90Mas] (ANNEXE 1) qui annonce une transformation solide vers liquide-solide 1030C, nous dcidons daugmenter la temprature recuit 850 C pour augmenter la vitesse de diffusion et ainsi rduire le temps de recuit et augmenter lefficacit du recuit. Lchantillon est donc recuit une temprature de 850C pendant une dure de 6 semaines, sous atmosphre inerte.

2.3.2. Rsultats Indexation des pics de diffraction XTableau II-5 : Distances rticulaires et intensits exprimentales pour le compos Nd5Ir0.15Pt2.85. Compar la maille Nd5Ir3 de structure ttragonale, de numro de groupe despace 130, et paramtres de maille : a=b= 11,2898 ; c= 6,527 ; V=831,93 3 (simuls avec le programme POWDER CELL).

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Figure II-9 : Diagramme de diffraction par rayon X du compos Nd5Ir0.15 Pt2.85, par souci de clart la totalit du diagramme nest pas reprsent. (Totalit du diagramme dans ANNEXE 4).

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Affinage des paramtres de mailles = = 837,36 3.02 = = 11,318 0,012 = 6,537 0,010 Evolution du volume de la maille

Figure II-10 : Evolution du volume de maille en fonction de la quantit diridium substitu par du platine, pour le compos Nd5Ir0.15Pt2.85 (95% de platine) reprsent en jaune avec son incertitude, la droite (bleu) reprsente lvolution thorique du volume de la maille. Le volume de la maille Nd5Ir3 est une donne exprimentale, mais le volume de la maille Nd5Pt3 est thorique (lestimation est prsente en page 6).

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Micrographie lectronique balayageFigure II-11 : Microscopie lectronique balayage. Alliage de composition Nd5Ir0.15Pt2.85 recuit 850C pendant 6 semaines. Cette micrographie prise en lectrons secondaires, montre que lchantillon est biphas, mais galement quune des phases et minoritaire. On peut galement observer par la faible diffrence de contraste entre les deux phases prsentes quelles ont une composition atomique en nombre dlectrons proche. On notera la phase claire (a) et la phase sombre (b) pour lanalyse chimique. Les grains de couleurs noirs sont des traces doxyde. (Microscope lectronique balayage, mode BSE, grossissement x2000).

2.3.3 Analyse

Tableau II-5 : Analyse chimique au MEB Alliage de composition Nd5Ir0.6 Pt2.4 recuit 850C pendant 6 semaines. Cette analyse chimique montre que contrairement nos suppositions de dpart les phases formes ne sont pas les phases Nd5Pt3 et Nd5Ir3, mais des alliages ternaires de composition Nd0.363Pt0.229Ir0.016 (a3) et Nd0.373Pt0.218Ir0.02 (b3). Ils peuvent tre des composs Nd24Pt15Ir pour la phase claire (a3) et Nd19Pt11Ir ou Nd17Pt10Ir pour la phase sombre (b3) (observes en mode BSE sur le microscope lectronique balayage). On peut remarquer que la quantit diridium est moins importante que celle introduit initialement pour former lchantillon. Nous avons sous estim la volatilisation de lIridium lors de la fusion.

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Proposition dune bauche de diagramme ternaire Ir, Pt, Nd

Figure II-12 : Diagramme de phase ternaire Nd-Pt-Ir Prsentation sur un diagramme ternaire des composs -Nd0.374Pt0.158Ir0.084 (a1) et Nd0.393Pt0.122Ir0.103 (b1) forms par la fusion de lchantillon de composition Nd5Ir1.5Pt1.5 recuit 700C pendant 1 semaine. - Nd0.354Pt0.217Ir0.034 (a2) et Nd0.385Pt0.185Ir0.043 (b2) forms par la fusion de lchantillon de composition Nd5Ir0.6Pt2.4recuit 700C pendant 3 semaines. -Nd0.363Pt0.229Ir0.016 (a3) et Nd0.373Pt0.218Ir0.02 (b3) forms par la fusion de lchantillon de composition Nd5Ir0.15Pt2.85recuit 850C pendant 6 semaines.

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2.4. Compos Nd5Pt3 2.4.1. Prparations Masses des lments pures peses mechantillon = 0,5 g MNd = 144, 24 g.mol-1 MPt = 195,084 g.mol-1 = 3. = M . 5. m + 5. = 1306,45 .

= 0.2760 g

=

M . 3. m

= 0,2240 g

Lchantillon est recuit une temprature de 850C pendant une dure de 6 semaines, sous atmosphre inerte. 2.4.2. Rsultats

Figure II-13 : Diagramme de diffraction par rayon X du compos Nd5Pt3 (Totalit du diagramme dans ANNEXE 5).

La diffraction RX rvle que la phase Nd5Pt3 de lchantillon na pas cristallise correctement. Les morceaux dchantillon restant de lanalyse par diffraction de poudre sont trop petits pour tre analyss par MEB. Il faudrait optimiser les conditions de recuit lavenir. On pourrait par exemple augmenter le temps de recuit et le temps danalyse en diffraction X.

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ConclusionNous avons russi synthtiser des alliages ternaires par substitution qui se rapprochent de la phase pure Nd5Pt3, mais la synthse du compos Nd5Pt3 pur na pas fonctionn comme prvu. Cependant, on ne peut pas laffirmer avec certitude, car on ne comprend pas pourquoi la diffraction na pas fonctionne, et nous navons pas pu observer lchantillon au microscope (chantillon dtrior par la diffraction X). Notre travail ralis pourra tre repris et poursuivi par Monsieur Amin Janghorban, qui a actuellement un chantillon de Nd5Pt3 en cours de recuit. Pour amliorer les rsultats de la cration de la phase Nd5Pt3, on pourrait refaire un chantillon avec diffrents paramtres : un recuit de plus longue dure (plus de 6 mois) ; une temprature de recuit identique (Trecuit = 850C) ; un pourcentage diridium gal au pourcentage dimpurets des lments (0.1% atomique) ; une masse dchantillon denviron 2g pour mieux matriser la masse diridium peser. Ce projet nous a permis de mettre en application les connaissances acquises en matriaux lors de ces deux annes dtudes. Nous avons d nous organiser, notamment lorsque lon a ralis les synthses de composs au laboratoire SYMME et ainsi pouvoir respecter les temps de recuits assez longs (dure de recuit pendant les vacances pour pouvoir avoir les rsultats les semaines suivantes). Nous avons d prendre des initiatives pour mener bien ce projet, par exemple, nous avons ralis des matrices conductrices en carbone pour lanalyse au microscope lectronique balayage. Enfin, pour complter les diagrammes de phases TR-Pt (alliages bases de terres rares), nous avons ralis en plus un compos intermtallique Pr5Pt3 (Prasodyme Platine) .

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ANNEXE 1

ANNEXE 2

ANNEXE 3

ANNEXE 3 Bis

ANNEXE 4

ANNEXE 5

Le but de ce projet, ralis au laboratoire SYMME dAnnecy-le-Vieux, est de synthtiser un nouveau compos intermtallique Nd5Pt3. Ce sujet se situe dans la continuit du travail effectu par le docteur Amin Janghorban lors de sa thse. Pour parvenir trouver cette phase, nous effectuons une mthode de substitution de liridium par le platine. Nous ralisons des composs intermdiaires diffrents pourcentages diridium, en dbutant par un fort pourcentage pour tester la mthode puis on rduit la proportion atomique diridium pour les composs suivants. Lors de la synthse, nous utilisons un four arc pour fusionner les chantillons mtalliques. Puis, lanalyse des chantillons recuits est faite par diffraction X et lobservation grce des techniques microscopiques (optique et lectronique).

Cristallographie Diagrammes de phases Substitution Microscope Electronique Balayage