Distribution des paramètres de maille cristalline dans des échantillons pulvérulents de BaTiO₃

Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides, URA CNRS 23, Université de Bourgogne, BP 138, 21004 Dijon Cedex, France.

Résumé

Dans le contexte de l’étude des relations entre les propriétés d’un matériau et son état de division, le présent article est consacré à la relation entre l’état structural dans lequel se trouve le titanate de baryum, BaTiO₃ sous forme de poudre, et les dimensions des grains de cette poudre. Il avait déjà été établi que plus les grains monocristallins sont de dimensions faibles, inférieures à quelques µm, moins la quadraticité de la maille est élevée. Cette propriété est confirmée.

L’analyse des profils des raies de diffraction de divers échantillons pulvérulents de titanate de baryum a permis de montrer qu’il existe, en fait, une distribution du paramètre cristallin "a" et une distribution du paramètre "c" relatives à chacun des échantillons. Ces distributions sont d’autant plus proches l’une de l’autre que la distribution granulométrique des grains monocristallins de l’échantillon est déplacée vers les plus petites dimensions.

Deux hypothèses, radicalement différentes, permettent de rendre compte des résultats expérimentaux.

Abstract

Physical properties (electrical, mechanical, ...) of polycrystalline materials are related to the grain sizes. The present paper is dedicated to the relation between the structural crystalline state of barium titanate and the grain size of the corresponding powder. It has been previously established that smaller the grain size of BaTiO₃ lower the cell tetragonality. This property is well confirmed.

The results of X ray diffraction line profile analysis of various powdered samples of BaTiO₃ are discussed. At room temperature, they exhibit a distribution of crystalline cell parameters "a" and "c" ; smaller are the sizes of the single crystalline grains of BaTiO₃ closer are these cell parameter distributions. These distributions overlap ; the intersections of the overlapping distributions correspond to amounts of cubic cells in the diffractant volume of the BaTiO₃ samples which would have to be cubic at room temperature, normally.

Two drastically different hypothesis are able to explain the obtained experimental results.