Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 653-666 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:01977001205065300

Essai de caractérisation des matériaux vitreux à partir des données relatives au phénomène de dévitrification thermique

M. Murat¹, A. Bachiorrini² et A. Negro<sup>2

1</sup>  I. N. S. A. de Lyon, Laboratoire de Chimie Appliquée 404, INSA 20, 69621 Villeurbanne, France
²  Politecnico de Turin (Italie), Istituto di Chimica Generale e Applicata

Abstract
The process by which the thermal devitrification of vitreous materials happens, phenomenon detected by appropriate experimental technics (thermal analysis, X-ray crystallography, IR spectroscopy, ...) can bring interesting data about the structure of original glasses. The recording of DTA curves exhibits one or several devitrification peaks. The knowledge, by X-ray crystallography, of the nature of the crystallizing phases during heating allows to establish certain correlations between the chemical composition and the thermal stability of the glasses. The use of particular experimental technics (dilatometry, scanning electron microscopy, ...) shows that in certain cases the devitrification phenomenon is complex and can be associated with a sintering of the material, particularly when it is in a powdered state. A lot of characteristical examples from authors' researches about silico-alumina glasses and about vitreous blast-furnace or synthetic slags (which can be used as raw-materials in the manufacture of glass-ceramics) are presented. It is particularly pointed out that certain lattice modyfiers such as Mg2+ and Fe3+ lower the thermal stability of the glasses, whereas an inverse effect is observed when the glasses content of alumina becomes high.

Résumé
La façon dont se manifeste la dévitrification thermique d'un matériau vitreux, phénomène mis en évidence par des techniques expérimentales appropriées (Analyse thermique, radiocristallographie spectrographie d'absorption IR, etc...) peut apporter des informations intéressantes concernant la structure du verre de départ. L'enregistrement d'une courbe d'ATD met en évidence un ou plusieurs pics de dévitrification. La connaissance, par analyse radiocristallographique, de la nature des phases qui cristallisent lors du traitement thermique, permet d'établir certaines corrélations entre la composition chimique et la stabilité thermique du matériau de départ. La mise en oeuvre de techniques expérimentales annexes (dilatométrie, microscopie électronique à balayage, ...) montre que dans certains cas le phénomène de dévitrification thermique est complexe et peut être associé à un frittage du matériau surtout lorsque celui-ci est initialement à l'état pulvérulent. On présente un certain nombre d'exemples caractéristiques tirés de recherches sur des verres de silico-aluminate et sur des laitiers vitreux, matériaux qui peuvent être utilisés pour l'élaboration de vitrocéramiques. On montre en particulier que la présence de certains cations modificateurs de réseau (Mg2+, Fe3+) abaisse la stabilité thermique du verre alors qu'un effet inverse se manifeste lorsque le verre contient des quantités importantes d'alumine.

PACS
6140D - Structure of glasses.
6590 - Other topics in thermal properties of condensed matter.

Key words
vitreous state -- vitrification -- vitreous materials -- thermal devitrification -- thermal analysis -- DTA -- X ray crystallography -- chemical composition -- thermal stability -- dilatometry -- scanning electron microscopy -- sintering