Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les poudres composites métal/céramique en projection thermique : application à la projection par plasma d'arc soufflé argon hydrogène

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

transferts thermiques, modélisation numérique, projection plasma, projection thermique, matériaux composites

Mots-clés

Projection au plasmaProjection au plasma -- Thèses et écrits académiques,

ThermocinétiqueThermocinétique -- Thèses et écrits académiques,

Modèles mathématiques - Thèses et écrits académiques,

Composites à matrice céramique - Thèses et écrits académiques

Ce travail de thèse a comme but la modélisation et l'investigation du transfert de chaleur et de masse dans une particule composite bicouche (coeur métal / enveloppe céramique) en vol avant impact, projetée dans un jet de plasma Ar-H₂ 75-25 % vol. d'arc soufflé et courant continu. Les poudres de configuration bicouche sont une nouveauté et dès lors, elles ont été peu étudiées. Elles offrent la possibilité de produire des revêtements métalliques à matrice composite de type MMC. Le modèle thermique présenté s'applique aux procédés de projection utilisant un ensemencement de particules sans effets de charge. La solution numérique est basée sur le modèle enthalpique et la discrétisation des équations est obtenue par une technique de volumes finis du second ordre en temps et en espace. Une formulation de la résistance thermique de contact RTC, fonction des fractions solides des deux matériaux est introduite afin de tenir compte de la nature physique du contact. Le suivi de la particule sur des trajectoires dans le jet de plasma, a permis d'étudier finement les différentes cinétiques du transfert de chaleur et de masse en fonction des paramètres comme la taille de la particule, la nature des matériaux ou de la résistance thermique de contact. Divers scénarios sont simulés afin de corréler au mieux les résultats expérimentaux obtenus par le laboratoire SPCTS de l'Université de Limoges.