Élaboration de monocristaux : Thèse en physico-chimie des matériaux

Faculté de science de l’ingénieur
Département de métallurgie et génie des matériaux
MEMOIRE
Présenté en vue de l’obtention du diplôme de MAGISTER
THEME
Option physico-chimie des matériaux
Par
BOUBENDIRA Khaled
DEVANT LE JURY SUIVANT
Élaboration des monocristaux « Etude et
conception du four, Elaboration et
caractérisation du matériau »
BADJI MOKHTAR- ANNABA UNIVERSITY   
UNIVERSITE BADJI MOKHTAR- ANNABA
DIRECTEUR DE MEMOIRE : M. ZAHZOUH M.C U.Annaba
Année 2009
PRESIDENT : M.GUERIOUNE
A. HIMOUR
EXAMINATEURS : N .E BELIARDOUH
Pr. U.Annaba
M.C U.Annaba
M.C U.Annaba

Résumé:
Un monocristal, à la différence d'un polycristal, est constitué d’une maille géante dont
les limites sont les surfaces externes de l’échantillon massif. Il peut ne pas être parfait
mais, au contraire, contenir des imperfections cristallines.
Dans le cadre de ce travail des tentatives d’élaboration de monocristaux à base
d’Aluminium pur ont été opérées par différentes méthodes. Une germination et
croissance dans l’état solide induite par Déformation et Recuit. Une monocristallisation à
partir de la phase liquide (BRIDGMAN modifiée et CZOCHRALSKI). Ces deux
dernières méthodes ont nécessité la conception d’un four à gradient thermique constitué
de deux zones, et un mécanisme de déplacement à vitesse lente du creuset le long de l’axe
du four.
La méthode Déformation-Recuit a permis d’élaborer des germes servant à l’initiation de
la monocristallisation dans la méthode de BRIDGMAN modifiée. Cette dernière reste très
pratique car elle permet d’élaborer des monocristaux avec orientation prédéfinie. Celle de
CZOCHRALSKI reste aléatoire et avec un taux de réussite moindre.
Abstract:
A single crystal, to the difference of a polycrystal, is constituted of a gigantic stitch
whose limits are the external surfaces of the massive sample. He/it cannot be perfected
but, on the contrary, to contain crystalline imperfections
In the setting of this work of the attempts of development of single crystals to basis of
pure aluminum have been operated by different methods. A germination and growth in
the strong state led by Distortion and Recooks. A monocrystallisation from the liquid
phase (BRIDGMAN modified and CZOCHRALSKI). These last two methods required the
conception of an oven to thermal gradient constituted of two zones and a mechanism of
displacement to slow speed of the crucible along the axis of the oven
The method Distortion-Recooks permitted to elaborate the germs serving to the initiation
of the monocrystallisation in the method of Bridgman modified. This last remains very
convenient because she/it permits to elaborate some single crystals with predefined
orientation. The one of CZOCHRALSKI remains uncertain and with a least success rate
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Dédicaces
Ce mémoire est dédiée à :
 Mes parents
 A mes chers frères et mes chères sœurs ;
 A mes oncles et mes tantes ;
 A mes cousins et mes cousines ;
 A tous mes amis.
Boubendira Khaled

Remerciements
Je tiens à exprimer toute ma gratitude à monsieur Moussa ZAHZOUH,
qui m’avait proposé le sujet, de m’avoir fait découvrir la cristallogenèse et ses
applications, de m’avoir fait confiance du début à la fin. Je le remercie très
chaleureusement pour m’avoir pris en charge.
Mes remerciements s’adressent aussi à monsieur Tidjani RAMDANI, pour
tous les efforts et l’aide déployés en ma faveur surtout au niveau du
laboratoire ; sans oublier monsieur A.BOUDEBANE pour son aide, ainsi que
L.ATOUI le responsable de PG de m’avoir donné l’occasion de préparer ce
moire.
Mes remerciements s’adressent aussi à monsieur: M.GUERIOUNE professeur
à l’université d’Annaba, pour l’honneur qu’il m’a fait en présidant le jury.
Je remercie respectueusement messieurs les membres de jury :N.E
BELIARDOUH ; A.HIMOUR, qui ont accepté de juger ce travail.
Et dans le souci de n’oublier personne, que tous ceux qui m’ont aidé de prés ou
loin, trouvent ici, l’expression de ma gratitude et de mes respects les plus
profonds.
KHALED BOUBENDIRA

Liste des tableaux
Numéro du tableau
titre
Numéro du
page
II.1
Récapitulatif des temps de
mesure (étalonnage) pour les
deux températures (400°c ;
600°c)
59
II.2
Récapitulatif des temps de
mesure (étalonnage) pour les
deux températures (600°c ;
800°c)
60
II.3
Récapitulatif des temps de
mesure (étalonnage) pour les
deux températures (800°c ;
1000°c)
61
III.1
Résultats de déformation par
marteau- pilon
76
III.2
Résultats de déformation
manuelle par un marteau de
4kg
76
III.3
Essais effectués par la
méthode de BRIDGMAN
80
III.4
Essais effectués pour la
méthode de CZOCHRALSKI
82