Contribution à la modélisation de l'étalement et de la solidification de gouttes millimétriques en chute libre et micrométriques en projection plasma

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

simulation numérique, modélisation 3D, projection plasma, revêtements de surface

Mots-clés

Céramique - Thèses et écrits académiques,

Projection au plasmaProjection au plasmaProjection au plasma -- Traitements de surface,

Simulation par ordinateur - Thèses et écrits académiques

Ces travaux de recherche se situent dans le cadre d'une meilleure compréhension de la construction d'un revêtement par projection plasma . Ils portent sur l'étude numérique de la formation des lamelles dont l'empilement sur le substrat conduit au revêtement. Le modèle, tridimensionnel, permet d'étudier l'impact, l'étalement et la solidification d'une goutte métallique ou céramique sur un substrat et l'évolution de la température du substrat . Il prédit la morphologie de la lamelle et les éclaboussures éventuelles lors de la phase d'étalement. Les équations du modèle sont résolues avec le code "Drop" développé par Simulent Inc. Les simulations numériques ont d'abord été appliquées à l'impact de gouttes de cuivre et d'alumine de taille millimétrique sur substrats lisses. Une étude préliminaire a permis de déterminer les dimensions optimales du maillage dans la goutte et dans le substrat. Puis, l'effet des différents paramètres d'impact de la goutte (vitesse, température) ; de ceux du substrat (température) et de ceux de l'interface (angle de contact, résistance thermique de contact) sur la formation de la lamelle a été étudié. Les résultats ont été comparés à des résultats expérimentaux obtenus dans les mêmes conditions en prenant en compte une résistance thermique de contact variable à l'interface goutte/substrat. Les calculs ont ensuite porté sur l'impact de gouttes micrométriques, de zircone et de cuivre, dans les conditions typiques de projection plasma, sur des substrats lisses et des substrats rugueux. En particulier, l'influence de la nature du substrat et celle des dimensions des colonnes qui modélisent la rugosité du substrat ont été étudiées.