Analyse de PZT morphotropique par diffraction X haute température : influence du procédé d'élaboration sur la dispersion chimique

Résumé
La solution solide PbZr_xTi_1-xO₃, (PZT) présente à l'ambiante une zone morphotropique pour x voisin de 0,54 et pour laquelle coexistent deux phases de même composition chimique mais de structure différente (quadratique et rhomboédrique). Ces solutions sont classiquement obtenues par chamottage, réaction de synthèse souvent incomplète. Les deux phases constitutives du PZT présentent des variations de composition chimique autour de la composition moyenne et qui modifient de façon complexe le diffractogramme, empêchant son interprétation aisée. Nous présentons dans cet article une étude par diffraction X en température sur des PZT chamottés de façon différente. Les diffractogrammes sont enregistrés à 550°C, température pour laquelle il n'existe qu'une seule phase cubique. Les pics sont considérés comme résultant d'une solution cubique de composition moyenne déterminée par les positions des maxima. De la mesure des largeurs de raies, est calculée une fluctuation de paramètre de maille, puis une fluctuation chimique à l'aide d'une courbe d'étalonnage réalisée à partir d'un lot de PZT de compositions déterminées par fluorescence X, technique ayant fait l'objet d'une optimisation particulière.

Abstract
By means of temperature x-ray diffraction, we estimate the compositional fluctuation in morphotropic PbZr_xTi_1-xO₃ (PZT) solid solutions. In these systems, near the morphotropic phase boundary (x≈ 0.54), the tetragonal and rhomboedral phases coexist at room temperature, with respective constant lattice parameters and with relative amounts according to the average law. Because of the overlapping and the broadening of the diffraction lines, the morphotropic PZT x-ray pattern is complex. A convenient method is to measure diagrams at 550°C, temperature above Curie temperature (490°C) for which the PZT had cubic symmetry. From the observed line broadening, a fluctuation of lattice spacing is calculated. The compositional fluctuation is then deduced from a calibration curve made out with some PZT samples whose compositions are determined by x-ray fluoresence.