Etude de la formation de lamelles résultant de l’impact de gouttes millimétriques et micrométriques : application à la réalisation d’un dépôt par projection plasma

par Julie Cedelle

Thèse de doctorat en Matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Michel Vardelle et de Bernard Pateyron.

Soutenue en 2005

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


  • Résumé

    Un grand nombre de propriétés (thermiques, électriques, mécaniques…) des dépôts réalisés par projection plasma est directement lié à la qualité du contact entre les lamelles empilées les unes sur les autres. Ce contact résulte de la pression exercée par la goutte à l’impact et peut varier de façon importante en fonction des propriétés de la goutte (taille, vitesse,…) et des paramètres du substrat (température, topographie). Deux techniques différentes ont été développées pour étudier le comportement à l’impact d’une particule projetée par plasma. Le premier dispositif expérimental (laboratoire SPCTS, Limoges) permet l'étude et la visualisation directe de particules micrométriques en conditions de projection plasma, tandis que le deuxième (Advanced Joining Process lab. , Toyohashi), basé sur l’étude de gouttes métalliques millimétriques en chute libre permet la visualisation des phénomènes d’étalement mais à plus grande échelle (de temps et d’espace). Ces deux techniques expérimentales apportent des approches et des résultats complémentaires. Les résultats montrent que les temps d’étalement et les vitesses de refroidissement des lamelles (métalliques et céramiques) augmentent sur substrat en acier inoxydable 304 L ayant subi une modification de topographie de surface à l’ordre du nanomètre par préchauffage (Tsubstrat > température de transition). Les expériences de mouillabilité montrent que la présence de pics d’oxyde à l’échelle nanométriques en surface du substrat améliore le contact goutte - substrat (meilleure mouillabilité) et semble diminuer la résistance thermique de contact. Le phénomène de "nettoyage de surface" produit par le préchauffage du substrat semble lui aussi contribuer à la morphologie de la lamelle.

  • Titre traduit

    Study of micrometre and millimetre sized particles behavior at impact and resulting lamella formation : plasma sprayed coating application


  • Résumé

    Many properties (thermal, electrical, mechanical…) of thermal sprayed coatings are strongly linked to the real contact between the “piled-up” splats. The contact quality depends on the particle impact pressure, that varies drastically with droplet (size, velocity…) and substrate parameters (temperature, topography). Two different techniques have been developed in order to study plasma sprayed particle behaviour at impact. The first one (SPCTS Lab. ) allows direct studying under dc plasma spray conditions, while the latter one, based on the millimetre sized free falling drop (Advanced Joining Process lab. , Toyohashi), enables the visualization of flattening phenomena, but at larger scale (time and space). These two techniques give complementary approaches and results. Results show that flattening time and cooling rate of the lamellae (metallic and ceramic) are improved with stainless steel substrate surface modification at the nanoscale and preheating over the transition temperature. Experiments of wettability show that the presence of nanopics increases the contact angle of the liquid on the substrates and reduces thermal contact resistance at interface. The phenomenon of " cleaning of 16354395X

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Informations

  • Détails : 1 vol. (201 p.)
  • Annexes : Bibliog. p. [197]-201

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