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Étude tribologique à hautes températures de matériaux céramiques structurés à différentes échelles

(Document en Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :
  • Thèse consultable sur internet, en texte intégral.
  • Accéder au(x) document(s) :
    • https://www.theses.fr/2019LIMO0106/abes
    • https://theses.hal.science/tel-02648104
    Ce document est protégé en vertu du Code de la Propriété Intellectuelle.

Informations sur les contributeurs

Auteur
Franco Correa Iván David
Date de soutenance
25-11-2019

Directeur(s) de thèse
Ageorges Hélène - Vargas Fabio
Président du jury
Denoirjean Alain
Rapporteurs
Meillot Erick - Lusvarghi Luca - Henao John Dayro
Membres du jury
López Gómez María Esperanza

Laboratoire
Institut de Recherche sur les CERamiques (Limoges ; 2012-....)
Ecole doctorale
Ecole doctorale Sciences et Ingénierie des Matériaux, Mécanique, Energétique (Poitiers)
Etablissement de soutenance
Limoges,
Universidad de Antioquia (Medellin)

Informations générales

Discipline
Matériaux céramiques et traitements de surface
Classification
Physique,
Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres
Usure à haute température, Revêtement monocouche, Revêtement bicouche, Revêtement finement structuré, Revêtement microstructuré, Réfractaire en volume, Éfractaire à échelle submillimétrique, Déformation ductile, Déformation fragile, Projection flamme, Zircone-alumine, Zircone-yttrine
Mots-clés
Matériaux céramiques - Effets des hautes températures,
Projection au plasma,
Alumine,
Mullite,
Zircone
Résumé :

Dans le but d’évaluer la performance et de comprendre les mécanismes d'usure, à haute température, de matériaux céramiques, de compositions chimiques différentes (Al2O3, base ZrO2, mullite), à différentes échelles de structure (finement structuré, microstructuré et submillimétrique) et de configurations différentes (monocouche, bicouche et en volume), des revêtements céramiques ont été réalisés par projection plasma à pression atmosphérique sur un substrat céramique silico-alumineux. Les revêtements d’Al2O3, de ZrO2-Al2O3 et de ZrO2- Y2O3 correspondant à la configuration monocouche ont été élaborés avec deux échelles de structure : finement structurée et microstructurée. Tandis que les revêtements de mullite/Al2O3, mullite/ ZrO2-Al2O3 et mullite/ ZrO2-Y2O3 correspondant à la configuration bicouche, ont été réalisés avec la couche supérieure (top coat) de mullite microstructurée sur les sous-couches (bond coat) finement structurés et microstructurés. Les revêtements ont été comparés à des réfractaires électrofondus d’Al2O3 et d’AZS correspondant à la configuration en volume à l’échelle submillimétrique, utilisés comme références en raison de leur grande résistance à l’usure à haute température dans les industries de fabrication du verre et des ciments. Tous les matériaux céramiques ont été exposés à des conditions d’usure par contact glissant (5 N, 20000 tours et 0,10 m.s-1) avec un tribomètre de type bille sur disque à des températures de 25, 500, 750 et 1000 °C. Les résultats indiquent que l’usure des revêtements d’Al2O3, de ZrO2- Al2O3 et de ZrO2-Y2O3 à 25 et 1000 °C est due à une déformation ductile, avec des taux d’usure respectifs de l’ordre de 10-4-10-6 et 10-4-10-5 mm3.N-1.m-1, tandis qu’à 500 et 750 °C l’usure se fait par déformation fragile avec des taux d’usure de l’ordre de 10-3-10-4 mm3.N-1.m-1 pour les deux températures. La résistance à l’usure a été trouvée légèrement supérieure dans les revêtements finement structurés principalement en raison de la ténacité plus élevée. Pour les deux réfractaires électrofondus en volume à échelle submillimétrique, l’usure par déformation ductile est prépondérante à 1000 °C, avec des taux d’usure de l’ordre de 10-4 mm3.N-1.m-1. Pour les systèmes bicouches de mullite, l’usure par déformation fragile a été observée à toutes les températures évaluées, avec des taux d’usure de l’ordre de 10-3-10-4 mm3.N-1.m-1, sans montrer aucune amélioration du fait de la présence d’une sous-couche céramique. En cherchant des solutions plus économiques et pour d’autres applications, le comportement tribologique à haute température a également été étudié sur des revêtements d’Al2O3 finement structurés et microstructurés, réalisés par projection à la flamme oxyacétylénique, plus économique que la projection plasma, ainsi que sur les mêmes revêtements d’Al2O3 réalisés par projection plasma sur un substrat métallique d’Inconel 718, couramment utilisé dans les industries spatiale et aéronautique. Dans les deux cas, les résultats étaient similaires à ceux obtenus par projection plasma sur un substrat réfractaire.

Informations techniques

Type de contenu
Text
Format
PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine
STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant
2019LIMO0106
Numéro national
2019LIMO0106

Pour citer cette thèse

Franco Correa Iván David, Étude tribologique à hautes températures de matériaux céramiques structurés à différentes échelles, thèse de doctorat, Limoges, Université de Limoges, 2019. Disponible sur https://aurore.unilim.fr/ori-oai-search/notice/view/2019LIMO0106