Coefficient de dilatation thermique
Qu’est-ce que le coefficient de dilatation thermique ?
Le coefficient de dilatation thermique mesure la manière dont un matériau réagit aux variations de température. Lorsqu’un matériau chauffe, il se dilate. Lorsqu’il refroidit, il se contracte.
Cette réaction existe pour tous les matériaux, mais elle ne se produit jamais exactement de la même façon.
En céramique, cette notion est particulièrement importante car une pièce est constituée de plusieurs matériaux qui doivent fonctionner ensemble.
Pourquoi est-ce important en céramique ?
Lors d’une cuisson, la terre et l’émail subissent des températures pouvant dépasser 1 280°C. Pendant le refroidissement, chacun se contracte progressivement. Si leurs comportements sont compatibles, la pièce reste stable. Si leurs comportements sont trop différents, des contraintes mécaniques apparaissent. Ces contraintes peuvent provoquer différents défauts.
Quels défauts peuvent apparaître ?
Les deux problèmes les plus fréquents sont :
Le tressaillage
L’émail se contracte moins que la terre.
Il se fissure alors pour relâcher les contraintes.
L’écaillage
L’émail se contracte davantage que la terre.
Il est alors comprimé et peut finir par se décoller ou sauter sur certaines zones.
Comment utiliser cette notion ?
Lorsqu’on développe une recette d’émail, les céramistes cherchent à obtenir une bonne compatibilité entre les matières utilisées. Glazy permet d’estimer le coefficient de dilatation théorique d’une recette. Ces calculs constituent une aide précieuse mais ne remplacent jamais les essais réels.
Deux recettes identiques peuvent parfois se comporter différemment selon :
- la courbe de cuisson ;
- la terre utilisée ;
- l’épaisseur d’émail ;
- l’atmosphère du four.
Quelles matières influencent la dilatation ?
Certaines matières augmentent davantage la dilatation que d’autres.
Parmi les matières fréquemment rencontrées :
- les feldspaths ;
- les fondants alcalins ;
- la silice ;
- l’alumine.
Leur proportion influence directement le comportement final de l’émail.
Pourquoi cette notion semble complexe ?
Le coefficient de dilatation thermique est souvent perçu comme une notion technique car il fait intervenir la physique des matériaux. Pourtant, son principe reste simple :
- l’émail et la terre doivent se contracter de manière suffisamment proche pour rester solidaires après cuisson.
- Une grande partie des défauts d’émail provient justement d’un mauvais équilibre entre ces deux comportements.
À retenir
Le coefficient de dilatation thermique décrit la façon dont un matériau se dilate lorsqu’il chauffe et se contracte lorsqu’il refroidit. En céramique, il joue un rôle essentiel dans la compatibilité entre l’émail et la terre et permet d’expliquer des phénomènes comme le tressaillage ou l’écaillage.