Etude de la generation des contraintes residuelles au sein de revetements de zircone yttriee realises par projection plasma sur substrats metalliques

par Nicolas Baradel

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Michel Jeandin.

Soutenue en 1999

à l'ENSM PARIS .

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  • Résumé

    Cette etude est consacree a la generation des contraintes au sein de revetements de zircone yttriee realises par projection plasma sur des substrats metalliques en acier inoxydable, en fonte et en alliage d'aluminium. La demarche experimentale est articulee autour du developpement d'un dispositif de mesure in-situ des contraintes par la methode de la fleche fonctionnant dans un environnement industriel de projection. Cet appareillage permet d'enregistrer la temperature et la courbure de l'echantillon en continu. Les differences de comportement liees a la nature du substrat, a la vitesse d'eclairement ainsi qu'a la temperature de projection ont ete etudiees. Pour chaque condition ont ete mesurees les contraintes thermique, de trempe et residuelle, ainsi que les proprietes mecaniques du revetement et son adherence. Lorsque la temperature de projection augmente, les observations microstructurales font apparaitre une amelioration de la qualite du contact se traduisant par une augmentation de la contrainte de trempe et des proprietes mecaniques du revetement. L'influence de la cinematique est moins evidente. Meme si generalement, un ralentissement de la vitesse d'eclairement induit une baisse des proprietes mecaniques du revetement et de la contrainte de trempe, les observations microstructurales ne mettent pas clairement cette tendance en evidence. Enfin, l'influence de la nature du substrat semble determinante. Les enregistrements in-situ indiquent en effet que lors de la projection sur acier, les sollicitations de la piece sont minimales. Dans ces conditions, le revetement est faiblement endommage et les proprietes mecaniques ainsi que les contraintes de trempe sont maximales. Les observations microscopiques mettent alors en evidence un faible taux de porosite et / ou de fissuration au sein du revetement. D'un point de vue general, la contrainte residuelle moyenne au sein du revetement projete sur acier ou aluminium decroit avec la temperature, de la tension vers la compression. En revanche, dans le cas de la fonte, cette contrainte residuelle est constante, de l'ordre de 25mpa en tension. Ces evolutions ont pu etre confirmees par des mesures issues des methodes diffractometrique et du trou incrementale. Cette derniere technique a egalement permis, dans le cas de substrats en aluminium, de mettre en evidence un pic de traction dans le depot a proximite de l'interface. L'amplitude de ce pic decroit lorsque sont utilises des substrats en acier puis en fonte. Cette propriete est donc en accord avec les valeurs d'adherence substrat - revetement mesurees, qui apparaissent minimales dans le cas de substrats en aluminium.

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Informations

  • Détails : 195 p.
  • Annexes : 165 ref.

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