Etude expérimentale de l'impact et de la solidification de gouttes céramiques et métalliques de tailles micrométrique et millimétrique sur différents types de substrats : compréhension du mécanisme de formation des dépôts par projection thermique

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, projection plasma, substrats

Mots-clés

Projection au plasma - Thèses et écrits académiques,

Traitements de surface - Thèses et écrits académiques,

Matériaux céramiques - Thèses et écrits académiques,

Autoassemblage - Thèses et écrits académiques

La projection plasma permet de fondre des particules micrométriques dont l'écrasement sur le substrat (en 1 μs) forme le dépôt par empilement de lamelles. L'adhésion du dépôt est primordiale et ce travail est consacré à la forme des lamelles sur un substrat lisse. Les paramètres étudiés sont d'une part la vitesse, la température, l'influence de l'oxydation de la particule en vol thermique et d'autre part les caractéristiques du substrat (température, oxydation, propriété du substrat). Nous avons utilisés deux matériaux projetés (Al₂O₃, NiA1) et deux substrats dont les couches d'oxydes sont de quelques dizaines de nanomètre : 304L et Ti-6242. Pour les particules micrométriques, des photos sont prises à différents temps d'étalement et différentes particules avec des caractéristiques proches. Un dispositif de chute libre modifié (plage de vitesse augmentée) est utilisé pour générer des particules millimétriques et ainsi observer avec plus de précision l'étalement. Il a été mis en évidence la répartition de la matière sur la surface. Une loi d'étalement a été déduite de tous les résultats pour prédire le diamètre maximum d'étalement suivant l'état de la surface. L'étude chronologique de l'étalement a mis en évidence différents types d'éjections, soit à l'impact, soit au cours de l'étalement. Dans le cas d'un substrat froid, les éjections à l'impact (angle d'éjection maximal de 45°) résultent de la désorption des espèces présentes à la surface du substrat. Les éjections perpendiculaires résultent du rebond d'un coeur solide au moment du contact avec le substrat. Les études chimiques ont mis en évidence la modification de la chimie de surface du substrat du fait de l'impact et de l'étalement de la particule.