Analyse de revetements durs par radiometrie infrarouge photothermique : estimation des proprietes thermiques par techniques inverses application a l'evaluation de l'adherence

par CHRISTOPHE MARTINSONS

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de MICHEL HEURET.

Soutenue en 1998

à Reims .

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  • Résumé

    La radiometrie infrarouge photothermique est utilisee pour analyser les proprietes thermiques de couches dures ceramiques sur substrat d'acier. La technique consiste a induire un echauffement periodique par une source laser modulee et a detecter le rayonnement infrarouge synchrone avec l'excitation. Pour resoudre le probleme inverse, les donnees experimentales sont d'abord calibrees precisement. Puis, la modelisation est optimisee et la procedure d'estimation de parametres est adaptee aux problemes inverses mal poses apparaissant en thermique. L'introduction de la fonction de transfert photothermique, tenant compte de la non linearite du signal avec la temperature, permet d'aboutir a un modele simple dont l'application numerique est rapide. L'analyse dimensionnelle du probleme direct fournit un ensemble minimal et complet de parametres modeles. La non satisfaction d'un critere statistique, le critere k, signale l'impossibilite d'accomplir leur identification simultanee. L'approche developpee dans ce travail consiste alors a determiner les parametres les mieux resolus par l'inversion des donnees. Ces parametres optimaux, mutuellement independants, sont recherches de maniere iterative sous la forme de combinaisons lineaires des logarithmes des parametres modeles. Apres inversion des donnees, les proprietes thermiques dimensionnelles du revetement, de l'interface et du substrat sont estimees. Les resultats experimentaux conduisent a une estimation assez precise de l'effusivite thermique des revetements et la detection de tres faibles resistances thermiques d'interface (10#-#7w#-#1m#2k). En relation avec la microstructure, l'interpretation des proprietes thermiques d'echantillons d'acier revetus de nitrure de titane tin et de nitrure de titane carbure ti(n,c) montre que la resistance thermique d'interface n'est pas correlee a l'adherence, telle qu'elle est mesuree par le test de rayure ou des essais fonctionnels. En revanche, les resultats du test de rayure sont relies a la dispersion des mesures photothermiques, provoquee par des variations d'epaisseur et de diffusivite thermique du revetement.


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Informations

  • Détails : 221 P.
  • Annexes : 90 REF.

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
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