Etude du comportement de revêtements multicouches multifonctionnels à haute température

par Johann Colas

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de Marianne Balat-Pichelin et de Ludovic Charpentier.

Soutenue le 13-12-2019

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) , en partenariat avec Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) (laboratoire) et de Procédés, Matériaux et Energie Solaire (laboratoire) .

Le président du jury était Sylvie Foucaud.

Le jury était composé de Sylvie Foucaud, Henri Buscail, Domingos De Sousa Meneses, Gilles Bonnet.

Les rapporteurs étaient Henri Buscail, Domingos De Sousa Meneses.


  • Résumé

    Cette thèse a pour contexte l’étude des matériaux structuraux pour les récepteurs solaires des centrales solaire à tour. Les superalliages à base nickel, les alliages à base Fe-Cr-Al, et les alliages à base Mo-Si-Al semblent tout indiqué pour cette application, car ceux-ci possèdent de bonnes propriétés mécaniques, et une bonne tenue face à l’oxydation au-delà de 1000 K. Cependant, un revêtement est nécessaire afin d’optimiser les propriétés radiatives (critère essentiel). Ainsi, ce travail a plusieurs objectifs. En premier lieu, l’oxydation des alliages nus et revêtus de céramique (AlN et/ou SiC) y est étudiée, ainsi que la tenue des revêtements sur les divers substrats. Pour cela, un four résistif et un réacteur solaire (REHPTS) ont été utilisés dans ce but, et des techniques de caractérisation (DRX, MEB, EDS, Raman, XPS) ont permis de déterminer le comportement face à l’oxydation. Le deuxième objectif est de caractériser les propriétés radiatives de ces matériaux, et leur évolution avec l’oxydation et avec la température.

  • Titre traduit

    Study of behavior of multi-functional and multilayered coatings at high temperature


  • Résumé

    The context of this thesis is the study of structural materials for solar receivers in central receiver system. The Ni-based superalloys, the alloys based on Fe-Cr-Al, and the alloys based on Mo-Si-Al seems to be the best candidate to be used at high temperature for this application, because their mechanical properties and their oxidation resistance above 1000 K are very good. However a coating is necessary in order to optimize the radiative properties, which is an essential criterion. This work has thus two objectives. First as received and coated with ceramic (AlN and/or SiC) alloy samples are oxidized to study their behavior, and to study the hold of the ceramic on various substrates. For that purpose, an electrical muffle furnace and a solar reactor (REHPTS) were used, and various characterization techniques (XRD, SEM, EDS, Raman, and XPS) have allowed to determine the oxidation resistance. The second aim is to measure the radiative properties of the materials, and to characterize the impact of the oxidation and the temperature on these properties.


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