Contribution au développement d'alliages à base de cuivre mis en forme par projection thermique

par Lucas Dembinski

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur et microtechniques

Sous la direction de Christian Coddet.


  • Résumé

    Cette étude s'inscrit dans le développement d'alliages à base cuivre mis en forme par projection thermique sous pression réduite et atmosphère neutre. Les alliages à base cuivre renforcés par précipitation possèdent un bon compromis entre les propriétés mécaniques et thermiques. En vue d'optimiser les propriéts de ces alliages plasma-formés, trois axes de recherches ont été étudiés. La première voie s'inte��resse à l'influence des paramètres du procédé de projection thermique sur des alliages Cu-Ag élaborés à partir de mélanges de poudres Cu + Ag. Les différentes caractérisations montrent que le mélange de poudres doit être projeté sur un substrat préchauffé afin d'avoir un faible taux de porosité et une mise en solution " in situ " de l'argent qui précipitera lors du refroidissement des pièces. Cependant après élaboration, les analyses ont montré qu'une certaine quantité d'argent était évaporée. Cette quantité dépend de la granulométrie de la poudre d'argent et de la puissance du plasma. La seconde phase aborde l'influence de la teneur en argent dans des alliages de base Cu-Ag-Zr. Les résultats montrent que la stabilité à haute température des précipités riches en zirconium dépend du rapport atomique Zr/Ag. Les propriétés de ces alliages ont été optimisées par traitements thermiques. Les cinétiques de durcissement ont été établies et les évolutions microstructurales analysées au MEB. Face à une certaine sensibilité des alliages Cu-Ag-Zr vis-à-vis du procédé de projection thermique, la dernière partie de ce travail est consacrée à l'étude d'une nouvelle famille d'alliage base Cu-Cr-Nb moins sensible au procédé d'élaboration. La phase Cr2Nb, très stable à haute température, a pu être synthétisée en partant du mélange de poudres CuCr et CuNb. Les résultats montrent également que, pour ce type d'alliage, le cyclage thermique rapide de la torche à plasma permet un affinement de la microstructure, ce qui produit un gain de dureté par rapport à la poudre initiale.

  • Titre traduit

    Contribution to the development of copper based alloys by thermal spray forming


  • Résumé

    The aim of this study is to contribute to the development of copper based alloys obtained by thermal spraying to improve strength-thermal conductivity balance. I order to avoid contamination, processing is carried out using the VPS technique under neutral atmosphere with a special emphasison alloys synthesized from powder blends. Three ways of research are considered. First the effects of processing parameters on Cu-Ag alloys elaborated from Cu+Ag powder blends are determined. It is shown that blends must be sprayed onto a substrateat high monitored temperature, so as to reduce the porosity level and to authorize the direct solutioning of silver in the copper matrix. Loss in silver occurs during spraying, depending on the feedstock silver particle size fraction and the plasma power. The second step deals with CuAgZr alloys. In this case, zirconium rich precipitates are present to pin grain boundaries and trap oxygen. Their stability is shown depending on the Zr/Ag atomic ratio. Alloys properties were optimized by heat treatment. The hardening kinetics have been established and the microstructural evolution analyses have been performed by SEM. The last part of this work focuses on CuCrNb alloys. These materials containa high temperature stable Cr2Nb phase. The synthesized of CR2Nb was successfully achieved by spraying Cu-Cr and Cu-Nb blends. In addition, the refinement of deposit microstructure due to the fast thermal cycles in the plasma torch provides a higher hardness than in the starting powder.

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Informations

  • Détails : VI-142-A16 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-142

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Lucien Febvre (Belfort).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Sc.2003.2.B
  • Bibliothèque : Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THESE 03 DEM

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