Contribution au développement d'un procédé de projection dynamique à froid (P. D. F. ) pour la réalisation de dépôts de nickel

par François Raletz

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Michel Vardelle.

Soutenue en 2005

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail de recherche présente une étude de la formation de dépôts de nickel réalisés par projection dynamique à froid (P. D. F. Ou Cold Spray). Il s'agit d'un procédé où les particules métalliques à projeter sont introduites dans un écoulement gazeux supersonique. Au-delà d'une vitesse spécifique à chaque matériau, appelée vitesse critique, les particules peuvent adhérer sur le substrat. Les résultats de cette étude montrent que le rendement pondéral de dépôt est uniquement conditionné par la proportion de particules capables de dépasser la vitesse critique. L'augmentation de la vitesse moyenne des particules (par accroissement de la température du gaz propulseur, de sa température ou l'utilisation d'hélium en remplacement de l'azote) accroît donc le rendement. Les vitesses de particules ont été calculées par deux méthodes (application de la théorie isentropique unidimensionnelle et modélisation 2D). Le comparatif avec les vitesses mesurées montre que la précision de ces modèles est très satisfaisante. Deux techniques de détermination de la vitesse critiques, dont les résultats sont cohérents par rapport aux valeurs trouvées dans la littérature, ont été développées. Contrairement au rendement de dépôt, la compacité et la dureté des revêtements ne sont pas liées à la vitesse des particules. La modification du système de projection, par adjonction d'un système de chauffage des particules, permet d'améliorer légèrement le rendement de dépôt. L'utilisation d'une tuyère possédant une géométrie appropriée peut également améliorer significativement ce dernier

  • Titre traduit

    Contribution to the development of a cold gas dynamic spray system (C. G. D. S. ) for the realization of nickel coatings


  • Résumé

    This Ph. D. Work deals with the study of the formation of cold sprayed nickel coatings. In this process, powder grains are introduced in a supersonic gas stream. For each material, beyond a specific velocity called the critical velocity, particles start to bind onto the substrate. The results of this study show that, for a powder batch, the deposition efficiency is only linked to the rate of particles that can exceed the critical velocity. An increase of the particles mean velocity (obtained by an increase of the propellant gas temperature, pressure or by the use of helium) raises the deposition efficiency. The particle velocity has been calculated with two methods (the one-dimensional isentropic theory and a 2D model). Comparison of the results with measured velocity shows that the mathematical models are consistent and accurate. Two techniques for the critical velocity determination have been developed. Values obtain with them appear to be consistent with those found in the literature. Contrary to deposition efficiency, the porosity level and hardness of the coatings are not linked to the impact velocity. The addition of a particle heater to the spraying system allows to increase slightly the deposition efficiency. Using a well adapted nozzle design can also improve it significantly

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Informations

  • Détails : 1 vol. (275 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 265-273

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  • Cote : 2005LIMO0024
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