Contribution à l'étude des flux thermiques en projection plasma. Refroidissement cryogénique

par Gérard Chambon

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Pierre Fauchais.


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  • Résumé

    Le controle de la temperature de l'ensemble substrat-depot en projection plasma est tres important pour obtenir des couches de qualite. La specificite de la technique a. T. C. (atmosphere et temperature controlee) est de maintenir cette temperature proche de la temperature ambiante (0 a 150c) grace a un refroidissement cryogenique. En premier lieu nous avons etudie les transferts thermiques entre un jet de plasma et une surface perpendiculaire au jet. La distribution de flux thermique est quasi gaussienne de flux maximum fmax et de rayon rg. Nos travaux experimentaux montrent que fmax evolue exponentiellement lorsque d (distance de tir) decroit augmente lineairement avec i (courant d'arc de la torche). Rg reste quasi-constant quand i varie et rg augmente avec d (d superieur ou egal a 80 mm) quand on utilise un plasma ar-he mais reste quasi constant avec un plasma ar-h2. La puissance thermique transferee pth augmente lineairement avec i. Les flux thermiques varient avec la nature de l'atmosphere ambiante (air, argon): dans tous les cas fmax (air) < fmax(argon) et rg(air) > rg(argon). Dans l'air, la dissociation de l'oxygene a 3500 k refroidit rapidement le jet de plasma. Nous avons etudie le jet de liquide cryogenique (argon liquide) pour lequel nous avons concu une buse speciale. Les gouttes se vaporisent rapidement: en consequence, a grande distance (d= 100 mm) le refroidissement est surtout du au gaz froid. A faible distance (d= 20 mm) l'impact du jet forme un film liquide continu: les flux thermiques sont alors limites par la calefaction. Pour des distances intermediaires, le refroidissement passe par un maximum. Un choix judicieux de conditions de tir plasma et de refroidissement cryogenique permet de maintenir les substrats a des temperatures proches de l'ambiante

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Informations

  • Détails : 296 p

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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