STUDY OF NUCLEATION PROCESS IN (SiO₂, Al₂O₃, Li₂O) GLASSES, BY X-RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY AND TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY

Résumé
Microscopie électronique (TEM) et spectrométrie d'absorption X (structure fine des seuils et EXAFS) sont utilisées de façon complémentaire pour étudier les toutes premières étapes de la nucléation cristalline dans des verres du système (SiO₂-Al₂O₃-Li₂O). La microscopie électronique fine a permis de caractériser les phases cristallines et la taille des cristaux (20-50 Å pour les premiers stades de nucléation, 200-500 Å pour la vitrocéramique finale). La spectrométrie d'absorption X a été réalisée aux seuils des deux éléments nucléants : le titane et le zirconium. Le titane évolue depuis le site de coordinence 4 qu'il occupe dans le verre vers un site de coordinence 6 dans la vitrocéramique. Cela est suivi en particulier par l'analyse du "prépic" au seuil d'absorption K du titane. L'environnement du zirconium reste très désordonné au stade final de la vitrocéramique.

Abstract
TEM and X-ray absorption spectrometry (fine edge structure and EXAFS) are combined to study the earliest stages of crystalline nucleation in glasses of the system (SiO-Al₂O₃-Li₂O). TEM has allowed the characterization of the crystalline phases and the crystal sizes (20-50Å in the first nucleation stages, 200-500Å in the final glass ceramic). X-ray absorption spectrometry has been performed at the K-edge of the two nucleating agents titanium and zirconium. The titanium site changes from a 4-fold coordinated situation in the "green" glass to a 6-fold one in the glass ceramic ; that is directly given by the K-edge prepeak analysis. The zirconium environment remains highly disordered even at the final crystallized stage.