Élaboration de couches céramiques épaisses à structures micrométriques et nanométriques par projections thermiques pour des applications tribologiques

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

projection plasma, projection thermique, alumine, microstructures, dioxyde de titane, tribologie

Mots-clés

Poudres céramiques - Thèses et écrits académiques,

Alumine - Thèses et écrits académiques,

Projection au plasma - Thèses et écrits académiques,

Usure (mécanique) - Thèses et écrits académiques,

Tribologie (technologie) - Thèses et écrits académiques

Des dépôts d'alumine-oxyde de titane (Al₂O₃-TiO₂) contenant 13 et 45 % en masse de TIO₂ (nommés AT-13 et AT-45) ont été élaborés par projection thermique et leur résistance à l'usure a été corrélée à leurs propriétés physico-chimiques et mécaniques, elles-mêmes liées aux conditions de projection. Deux types de projections thermiques ont été utilisés : la projection plasma à pression atmosphérique et la projection à la flamme oxyacéthylénique. Dans ce dernier cas, deux mises en forme des matériaux de départ ont été projetés : des poudres et des cordons. Les matériaux de départ ont été projetés selon différentes conditions à plusieurs enthalpies pour obtenir des dépôts avec des propriétés physico-chimiques diverses. L'effet de la structure des dépôts, de leur composition chimique et de leurs phases sur leurs propriétés mécaniques et leur résistance à l'usure a été étudié. La résistance à l'usure a été déterminée par contact élastique abrasif glissant entre la surface des dépôts et une bille d'alumine de 6 mm de diamètre. Une charge de 5 N et une vitesse tangentielle de rotation du disque recouvert de 10 cm/s ont été appliqués pendant 20.000 cycles. L'effet du contact plastique à sec entre la surface des dépôts et un foret d'acier de 12,5 mm de diamètre a été étudié en appliquant une charge de 390 N et une vitesse de rotation de 360 rpm pendant 10 et 300 secondes. Les résultats obtenus indiquent que les dépôts AT-13 sont plus résistants à l'usure que ceux AT-45 du fait de la présence de l'alumine αet γ, qui sont des phases de haute résistance mécanique. Les dépôts AT-45 constitués par les phases Al₂TiO₅ et l'Al₆Ti₂O₁₃, étaient fragiles et leur dureté plus faible. Les dépôts élaborés par projection plasma étaient plus résistants que ceux élaborés par flamme oxyacétylénique du fait de leur cohésion interlamellaire supérieure.