Mesure de diffusivité et de conductance thermique de contact à haute température

par Pierre Benigni

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de J. ROGEZ.

Soutenue en 1996

à Aix-Marseille 1 .


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  • Résumé

    Un appareil de mesure de la diffusivite thermique des materiaux a haute temperature (600 - 1800 k) est etudie. Son principe est base sur la methode periodique en geometrie cylindrique. Un etalonnage sur des materiaux ceramiques (cecorite et alumine) et metalliques (acier inoxydable aisi 304 l et nickel) a ete realise. L'appareil est bien adapte a la mesure des diffusivites inferieures a 0. 1 cm#2. S#-#1 rencontrees dans les ceramiques et les alliages metalliques. En revanche, la forte diffusivite des metaux purs n'est pas mesurable avec le dispositif dans sa forme actuelle. Une etude detaillee des erreurs experimentales montre que la principale source d'incertitude est liee a l'utilisation de capteurs thermoelectriques de contact. En effet, d'une part la taille finie de ces capteurs limite la connaissance de la distance entre les points de mesure, d'autre part, l'imperfection du contact apporte une imprecision par la variation brutale de temperature creee a l'interface capteur / echantillon. Des modeles mathematiques, valides a partir des resultats experimentaux obtenus sur la cecorite et l'alumine, demontrent que ces deux effets entrainent: un ecart apparent entre la valeur de la mesure a partir de l'amortissement du signal thermique et celle issue du dephasage ; une dependance des mesures avec la frequence. Pour les echantillons metalliques, l'emploi de couples thermoelectriques intrinseques minimise l'effet du contact. Sur les echantillons isolants electriques, l'utilisation d'un gaz neutre bon conducteur de la chaleur tel l'helium est preconise. La reduction de la taille des capteurs thermoelectriques est la principale amelioration de la precision envisageable. Le principe de la mesure des conductances thermiques de contact sur un echantillon cylindrique composite, avec le meme appareil, est etabli. Des mesures sur une interface modele nickel / nickel de macrorugosite controlee montrent un accord correct avec les resultats issus d'une modelisation geometrique classique du contact. L'appareil permet la mesure des conductances inferieures a 10 w. Cm#2. K#-#1

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