La figure IV.26 représente les microphotographies au MEB des échantillons, sans zinc (y= 0) et dopé au zinc (y = 0.01), mis en forme de pastille sous une pression de 225 MPaet frittés à 835°C pendant 65h.
Les grains de l’échantillon sans zinc ont une forme aplatie et sont alignés dans le même sens. Leur taille maximale est inférieure à 5 µm. La structure lamellaire, caractéristique des supraconducteurs à haute température critique, est aussi visible dans de nombreux grains. La porosité apparaît importante. Des amas blancs, de taille inférieure au micron, peuvent être remarqués. Ils indiquent la probable mauvaise décomposition de composés intermédiaires ou de la phase parasite Bi(Pb)2201.
L’échantillon dopé par le zinc (y = 0.01) présente les mêmes caractéristiques que le précédent avec une légère diminution de la taille des grains. La présence d’amas blancs est toutefois plus importante.
La figure IV.27 représente les microphotographies au MEB des échantillons, dopés avec le zinc (y = 0.03 et y = 0.05), mis en forme de pastille sous une pression de 225 MPaet frittés à 835°C pendant 65h. Les grains ont la même morphologie et le même alignement que ceux observés plus haut. La taille a légèrement augmenté et des grains de taille supérieure à 5µm peuvent être remarqués. La porosité semble avoir légèrement diminué. Pour y = 0.05, les amas blancs ont pratiquement disparu.
La figure IV.28 représente la microphotographie au MEB de l'échantillon sans zinc (y=0) mis en forme de pastille sous une pression de 225 MPa etfritté à 840°C pendant 50h. La taille des grains a une distribution aléatoire avec quelques grains dépassant 5µm. Les grains sont assez denses et bien connectés. C’est ce que confirme la relativement faible porosité apparente qui peut être observée. La forme des grains est aplatie et une structure lamellaire peut être remarquée dans beaucoup d’entre eux. Les grains semblent avoir le même alignement. Le frittage à une température proche de celle de formation de la phase et un temps de maintien important sont des
facteurs favorables à une bonne croissance, une densification et une texturation des grains. La présence de nombreux « whiskers » (croissances sous formes d’aiguilles) confirme que les conditions d’élaboration sont proches de l’optimale.
Fig.IV.26. Microphotographies au M.E.B des échantillons sans zinc
(y = 0) et dopé par le zinc (y = 0.01) frittés à 835°C pendant 65h.
Y=0
Y=0.03
Y=0.05
Fig. IV.27. Microphotographies au M.E.B des échantillons dopés par le
La figure IV.29 représente la microphotographie au MEB de l'échantillon avec un taux y de zinc égal à 0.01 mis en forme de pastille sous une pression de 225 MPa et fritté à 840°C pendant 50h. Les grains sont de forme aplatie, assez denses et bien connectés. La tailles des grains est comparable à celle observée dans l’échantillon sans zinc avec toutefois une distribution moins aléatoire. La taille moyenne des grains a légèrement augmenté. La porosité semble la même que celle observée dans l’échantillon sans zinc. Des amas blancs peuvent être remarqués. Le plus remarquable est la disparition presque totale des whiskers.
Fig.IV.28. Microphotographie au M.E.B de l'echantillon sans zinc
(y = 0) fritté à 840°C pendant 50 h.
Fig. IV.29. Microphotographie au M.E.B de l'échantillon dopé
La figure IV.30 montre les microphotographies au MEB des échantillons avec un taux y de zinc égal à 0.02 et 0.03 mis sous forme de pastilles avec une pression de 225 MPa et frittés à 840°C pendant 50h.
L’échantillon ayant un taux y de zinc égal à 0.02 présente une porosité beaucoup plus importante que dans les échantillons précédents. Les grains ont la même forme aplatie et la structure lamellaire observée plus haut. Leur orientation semble plus aléatoire et leur morphologie a aussi changé. La taille a une distribution plus proche de la moyenne avec de nombreux grains de l’ordre de 5µm. De petits amas blancs peuvent être aussi remarqués.
Y=0.02
Y=0.03
Fig. IV.30. Microphotographies au M.E.B des échantillons dopés par
Avec un taux y de zinc égal à 0.03 un changement radical de morphologie est observé. La taille des grains a beaucoup augmenté en atteignant parfois 10 µm. Les grains sont plus denses, mieux connectés avec une porosité beaucoup plus réduite que dans l’échantillon précédent. Par contre l’orientation des grains est très aléatoire. Ceci est une confirmation de la croissance rapide et désordonnée de ces mêmes grains. De nombreux whiskers sont aussi apparus.
La figure IV.31 montre les microphotographies au MEB des échantillons avec un taux y de zinc égal à 0.04 et 0.05 mis sous forme de pastilles avec une pression de 225 MPa et frittés à 840°C pendant 50h.
Avec un taux y de zinc égal à 0.04 la porosité diminue encore. La morphologie des grains est comparable à celle observée dans l’échantillon précédent. La taille des whiskers a augmenté jusqu’à atteindre environ 5 µm. Les amas blancs ont une taille beaucoup plus importante dépassant les 10 µm.
Lorsque le taux y de zinc devient égal à 0.05 la porosité semble augmenter légèrement par rapport à l’échantillon précédent. La taille des grains a une distribution proche de 5 µm avec de nombreux grains dépassant cette taille. Les grains semblent avoir la même orientation. La connectivité est moins bonne. Un seul amas blanc, de taille assez importante, peut être remarqué alors que les whiskers ont pratiquement disparu.
L’influence de la température de frittage se traduit par ce qui suit :
- Dans les échantillons sans zinc, l’augmentation de la température de frittage donne une distribution de la taille des grains beaucoup plus aléatoire ; à 840°C de nombreux grains supérieurs à 5 µm sont présents ; les whiskers, avec une taille pouvant atteindre 2 µm, sont beaucoup plus nombreux dans l’échantillon fritté à 840°C ;
- Avec un taux y de zinc égal à 0.01, la morphologie des grains semble ne pas changer avec la température de frittage ; par contre, la porosité semble diminuer à 840°C ;
- Avec un taux y de zinc égal à 0.03, l’augmentation de la température de frittage se traduit par une augmentation plus importante de la taille des grains ; en même temps l’orientation des grains devient plus aléatoire ; les whiskers sont plus nombreux avec un frittage à 840°C ; - Avec un taux y de zinc égal à 0.05, l’augmentation de la température de frittage se traduit par une augmentation significative de la porosité et de la taille des amas blancs ; la distribution de la taille des grains est beaucoup plus aléatoire avec un frittage à 840°C et les whiskers ont pratiquement disparu.
Ainsi une température de frittage à 840°C semble plus favorable à l’obtention de grains de taille importante. L’augmentation du taux de zinc se traduit à cette température de frittage par
une perte de la texturation et une distribution plus aléatoire de la taille des grains. Ce n’est pas le cas avec une température de frittage de 835°C où l’augmentation du taux de zinc amène une meilleure texturation une distribution moins aléatoire de la taille des grains. Ces résultats montrent que l’introduction du zinc a un effet certain sur la cinétique de formation de la phase Bi(Pb)2212 à préciser avec une étude plus poussée.
Fig. IV.31. Microphotographies au M.E.B des échantillons dopés par
le zinc (y = 0.04 et 0.05) frittés à 840°C pendant 50h.
Y=0.04