Quantification de l'architecture poreuse de dépôts finement structurés (sub-micromètre - nanomètre) de zircone yttriée réalisés par projection plasma de suspension

par Antoine Bacciochini

Thèse de doctorat en Science des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Ghislain Montavon et de Alain Denoirjean.

Soutenue en 2010

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


  • Résumé

    La projection plasma de suspension permet d'élaborer des dépôts céramiques épais (20 à 100 μm) à partir de suspensions stables de particules. La microstructure de tels dépôts est singulière et sa porosité est difficile à quantifier à l'aide des techniques traditionnelles. Cependant, la combinaison de la diffusion des rayons X aux très faibles angles (USAXS) et de la pycnomètrie à hélium a permis de caractériser l'architecture poreuse. Les dépôts de zircone yttriée ont été réalisés avec des particules nanométriques (50 et 400 nm), en utilisant une large gamme de paramètres d'élaboration. Les résultats indiquent que la taille moyenne des pores est sub-micrométrique et possède une distribution en taille multimodale. Environ 80% des pores (en nombre) sont inférieurs à 30 nm et les taux de porosité varient entre 10 et 20%. Lors de vieillissements thermiques, la distribution en taille des pores évolue tandis que le volume poreux ne varie pas significativement.

  • Titre traduit

    Quantification of porous architecture of finely structured deposits (sub-micrometer – nanometer) of yttria stabilized zirconia manufactured by suspension plasma spraying


  • Résumé

    Suspension plasma spraying (SPS) allows processing a stabilized suspension of nanometer-sized feedstock particles to form thick (from 20 to 100 μm) deposits. The void content and porous network of such deposits are difficult to quantify using conventional techniques due to their low resolution. The combination of ultra-small-angle X-ray scattering (USAXS) and helium pycnometry allows characterizing the porous architecture. Yttria stabilized zirconia deposits were made of nanometer-sized particles (50 and 400 nm) with several sets of spray operating parameters. Results indicate that voids are nanometer sized, with multimodal size distribution. About 80% of voids (by number) exhibit characteristic dimensions smaller than 30 nm and the cumulative void volume fraction is amongst 10 to 20%. During thermal ageing, the void size distribution evolves toward higher dimensions as a result of sintering of smallest voids but the cumulative void content does not decrease significantly.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (172 p.)
  • Annexes : Bibliographie, 6 p.

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