Étude des frottements internes dans le tellurure de bismuth préparé par extrusion

Dans ce travail nous avons réalisé au laboratoire un montage expérimental qui permet l'étude, en fonction de la température, des frottements internes (IF) et la détermination de la constante de Young, par spectroscopie mécanique, des tiges thermoélectriques des alliages semiconducteurs à base de tellurures de bismuth élaborées par extrusion à chaud. Le principe du montage repose sur l'excitation mécanique des échantillons et l'enregistrement du signal de la réponse acoustique résultant. Après extraction de la fréquence naturelle de vibration, il est possible de déterminer le module de Young et le frottement interne pour la tige en étude. Cette technique d'excitation par impulsion est non-destructive et ne nécessite pas de couper les échantillons et ainsi dégrader leurs propriétés mécaniques. Ceci nous permettra de mieux contrôler les pièces après élaboration et de nous assurer de leur qualité avant utilisation. Les résultats obtenus de la variation des frottements internes en fonction de la température ont montré une différence de comportement avec la température entre les échantillons de tellurures de bismuth de type N et P. Des traitements de ces résultats ont permis de tirer des lois de comportement pour les deux types d'alliages thermoélectriques. Ce même traitement permet la détermination d'une énergie d'activation associée à la variation de frottement interne (IF), en fonction de la température, qui suit une loi exponentielle. Des mécanismes de dissipation de l'énergie élastique ont été suggérés. La variation exponentielle est limitée par un plateau aux basses températures. Ceci a été interprété par la structuration à une échelle nanométrique de notre matériau. L'influence de la présence de fissures sur les mesures de frottements internes a été étudiée. Pour une certaine gamme de températures (de 100 à 200°C), les valeurs de IF augmentent très rapidement et atteignent des valeurs très élevées (entre 10-2 et 10-1). Aux températures correspondant aux frottements internes très élevés, nous avons obtenu une augmentation de la fréquence naturelle et du module de Young. Une longue tige coupée en trois morceaux a été étudiée pour vérifier sa non-homogénéité. Aux basses températures, la partie qui correspond à la fin de l'extrusion présente des IFs plus élevés. Le module de Young est plus faible dans la partie qui correspond au début de l'extrusion. Ceci