To see the other types of publications on this topic, follow the link: Revêtement microstructuré.
Dissertations / Theses on the topic 'Revêtement microstructuré'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Revêtement microstructuré.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
Parisot, Rodolphe. "Microstructure, déformation et endommagement d'un revêtement de zinc sur tôle d'acier." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1056.
Full textAbstract:
Les tôles d'acier galvanisées au trempé sont largement utilisées dans l'industrie automobile. Au cours des phases d'emboutissage, on constate parfois des pertes de revêtement de zinc qui, si elles n'ont pas d'incidences sur la protection cathodique du substrat ferritique, polluent les presses dont le nettoyage est long et coûteux. Au cours de ce travail, nous avons cherché à identifier les modes de déformation et d'endommagement qui sont préalables à toute perte de revêtement. Les revêtements étudiés sont composés d'une couche de zinc monocristalline dans son épaisseur. Trois types de revêtements ont été étudiés: ils se différencient uniquement par leur microstructure. Le premier revêtement possède de gros grains ou grains "crêpes" qui ont une taille de 600"micro"m dans le plan de la tôle pour une épaisseur de 10"micro"m. Le second revêtement est identique au premier mais avec de nombreuses petites macles introduites par l'opération de skin-pass (un laminage de faible amplitude sur la tôle déjà revêtue). Le troisième revêtement étudié possède des petits grains, toujours monocristallins dans l'épaisseur, mais avec une taille dans le plan de la tôle réduite à 40"micro"m. Ce dernier revêtement a été obtenu a l'aide d'un traitement thermique de recristallisation pratiqué après le skin-pass. En plus de ces trois revêtements, on a étudié la déformation d'un zinc massif de composition identique à celle des revêtements. Les modes de déformation ont été systématiquemement analysés pour ces trois revêtements et ce pour des sollicitations de traction simple, de traction large et d'expansion équibiaxiale. Cette analyse repose sur une utilisation conjointe de l'EBSD (diffraction des électrons rétrodiffusés) et des moyens classiques de microscopie. Les résultats obtenus sont comparés avec ceux observés sur le zinc massif. Tandis que celui-ci se déforme par glissement basal, comme nous l'enseigne la bibliographie, les revêtements activent de nombreux systèmes de déformation et se déforment essentiellement par glissements non-basals et par maclage. On montre que ce résultat surprenant n'est pas uniquement dû à la texture fortement basale des revêtements. A l'aide de modélisations multicristallines par éléments finis prenant en compte la microstructure des revêtements, on explique en particulier comment la présence du substrat implique l'activation de nombreux modes de déformation. L'effet de la multiaxialité du chargement est également étudié.
2
Tanguy, Perrine. "Impact de la microstructure des revêtements ZnAlMg sur les mécanismes de formation et la performance des couches de conversion sans Cr." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEC007.
Full textAbstract:
Les revêtements multiphasés ZnAl(Mg) se caractérisent par une microstructure et une chimie de surface très différentes de celles des revêtements traditionnels de zinc pur. La réactivité de ces surfaces est par conséquent différente de celle avec l'acier galvanisé et la compatibilité avec les traitements de surface nécessairement impactée. Ce constat est à l’origine de cette proposition de thèse qui, tout en développant des compétences robustes sur la thématique des traitements de surface sur revêtements multiphasés, permettra d’améliorer notre connaissance des mécanismes mis en jeu lors de la déposition et corrosion des traitements de surface sur différents supports à base de ZnAlMgMultiphase ZnAlMg coatings are characterized by a particular microstructure and surface chemistry compared to traditional pure zinc coatings. Its surface reactivity is different from pure zinc ones as well as its compatibility with common conversion coatings. The aim of this PhD is to develop a strong knowledge regarding conversion coatings through the comprehension of the deposition and corrosion mechanisms of conversion coatings on various ZnAlMg surfaces
3
Franco, Correa Iván David. "Étude tribologique à hautes températures de matériaux céramiques structurés à différentes échelles." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0106.
Full textAbstract:
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 réfractaireIn order to evaluate and to understand the wear performance and mechanisms at high temperatures that take place when different chemical compositions (Al2O3, ZrO2, mullite), scales (finely structured, microstructured and submillimetric) and configurations (single layer, bilayer and volume) interact, atmospheric plasma sprayed coatings manufactured on a silicoaluminous ceramic substrate were used. The Al2O3, ZrO2-Al2O3 and ZrO2-Y2O3 coatings correspond to the monolayer configuration, as well as the finely and microstructured scales, while the Mullite/Al2O3, Mullite/ ZrO2-Al2O3 and of Mullite/ ZrO2-Y2O3 correspond to the bilayer configuration, where the outer mullite layer is microstructured and the sub-layers can correspond to finely and microstructured scales. In the same way, the Al2O3 and AZS commercial refractories correspond to the volume configuration and the submillimeter scale, taking into account that these have also been used as references because of the high resistance to wear that they show in glass and cement industries. Subsequently, these ceramic materials were subjected to sliding contact wear conditions (5 N, 20000 rpm and 0,10 ms-1) with a ball on disk tribometer at temperatures of: 25, 500, 750 and 1000 °C. The results indicate that the wear of the Al2O3, ZrO2-Al2O3 and ZrO2-Y2O3 coatings at 25 and 1000 ° C was by ductile deformation, showing wear rates of the order of 10-4-10- 6 and 10-4-10-5 mm3.N-1.m-1 respectively, while at 500 and 750 °C was by brittle deformation with wear rates of the order of 10-3-10-4 mm3.N-1.m-1 for both temperatures, finding a slightly higher wear resistance in finely structured coatings due primarily to toughness. Regarding the two electro-melted volume refractories at submillimetric scale, they showed wear by ductile deformation only at 1000 °C, showing wear rates of the order of 10-4 mm3.N-1.m-1. On the other hand, the mullite bilayer systems showed wear by brittle deformation at all evaluated temperatures, with wear rates of the order of 10-3-10-4 mm3.N-1.m-1, without showing any improvement at all because of the presence of the sub-layers. Finally, aiming to seek more economical options, as well as to give other applications to the materials studied, it has also been determined the influence on wear at high temperature of Al2O3 coatings, finely and microstructured, manufactured by the chep technique of oxy-flame spraying, as well as the same Al2O3 coatings manufactured by plasma spraying on a metallic substrate of Inconel 718, which is used by the space and aerospace industries, obtaining for both cases comparable and similar results to all those obtained previously
Con el fin de evaluar el desempeño y comprender los mecanismos de desgaste de materiales cerámicos que se producen a alta temperatura cuando diferentes composiciones químicas (Al2O3, base ZrO2, mullita), diferentes escalas de estructura (finamente estructurado, microestructurado y submilimétrico) y diferentes configuraciones (mono-capa, bi-capa y en volumen) interactúan, fueron realizados recubrimientos cerámicos por proyección térmica de plasma sobre un sustrato cerámico silico-aluminoso. Los recubrimientos de Al2O3, ZrO2-Al2O3 y ZrO2-Y2O3 corresponden con la configuración mono-capa y con las escalas finamente estructurada y microestructurada. Mientras que los recubrimientos de mullita/Al2O3, mullita/ ZrO2-Al2O3 y mullita/ ZrO2-Y2O3 corresponden con la configuración bi-capa, donde la capa superior de los recubrimientos es de mullita microstructurada y las subcapas pueden ser finamente estructuradas y microestructuradas. Dichos recubrimientos fueron comparados con refractarios electrofundidos de Al2O3 y AZS correspondientes con la configuración en volumen y con la escala submilimétrica, los cuales también fueron utilizados como referencias debido a sus altas resistencias al desgaste a altas temperaturas en industrias tales como: la del vidrio y el cemento. Todos los materiales cerámicos fueron sometidos a condiciones de desgaste por contacto deslizante (5 N, 20000 vueltas y 0,10 m.s-1) con un tribómetro de tipo bola-disco a temperaturas de 25, 500, 750 y 1000 °C. Los resultados indican que el desgaste en los recubrimientos de Al2O3 y base ZrO2 a 25 y 1000 °C fue por deformación dúctil, con tasas de desgaste de 10-4-10-6 et 10-4-10-5 mm3.N-1.m-1 respectivamente, mientras que a 500 y 750 °C el desgaste fue por deformación frágil con tasas de desgaste del orden de 10-3-10-4 mm3.N- 1.m-1 para ambas temperaturas y ambos materiales. La resistencia al desgaste en los recubrimientos finamente estructurados fue ligeramente superior debido principalmente a la mayor tenacidad tenacidad a la fractura. Para los dos refractarios electrofundidos en volumen a escala submilimétrica, el desgaste por deformación dúctil fue detectado solo a 1000 °C, con tasas de desgaste del orden de 10-4 mm3.N-1.m-1. Para los sistemas bi-capa de mullita, el desgaste por deformación frágil se observó a todas las temperaturas evaluadas, con tasas de desgaste del orden de 10-3-10-4 mm3.N-1.m-1, sin mostrar ninguna mejora debido a la presencia de una subcapa cerámica. Finalmente, en aras de buscar tanto soluciones más económicas como otras aplicaciones, el comportamiento tribológico a alta temperatura se estudió también en recubrimientos de Al2O3 finamente estructurados y microestructurados, realizados mediante proyección térmica de llama oxiacetilénica, más económica que la proyección de plasma, así como sobre los mismos recubrimientos de Al2O3 realizados mediante proyección de plasma sobre un sustrato metálico de Inconel 718, utilizado comúnmente en las industrias espacial y aeronáutica. En ambos casos, los resultados fueron similares a los obtenidos por plasma o por sustrato refractario
4
Lagrange, Laurent. "Caractérisation microstructurale et tribologique de revêtements composites à matrice métallique élaborés sous faisceau laser par projection coaxiale de poudre." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1997_LAGRANGE_L.pdf.
Full textAbstract:
Nous présentons une étude sur l'élaboration et sur la résistance a l'usure de revêtements composites à matrice métallique (base Ni). On réalise des couches épaisses de rechargement à l'aide d'un jet de poudre de particules de WC de granulométrie contrôlée, formé par une buse originale, coaxiale au faisceau laser assurant la fusion du liant et superficielle du substrat métallique. Les surfaces ainsi rechargées sont rectifiées avant utilisation. On étudie d'abord le jet de gaz de transport avec et sans poudre afin d'optimiser le procédé, notamment en matière de rendement de poudre déposée. Une analyse, en fonction des paramètres du traitement, des épaisseurs du cordon de rechargement, du substrat refondu et de sa zone affectée thermiquement, aboutit à la réalisation de revêtements à faible taux de dilution. On montre qu'on minimise ainsi la dissolution des carbures dans la matrice et réduit au maximum le danger de modification des propriétés mécaniques des matériaux de départ. La dureté de ces revêtements composites est établie par rayure. Cette dureté sclérométrique, Hs, augmente nettement, à granulométrie constante, avec le taux du renfort. À taux de renfort constant l'incidence de la granulométrie est apparemment faible et conduit à des hétérogénéités locales importantes. Dans une seconde partie, on caractérise, en fonction de la taille (50micromètres - 210micromètres) et de la fraction massique (0% - 65%) des carbures, le comportement tribologique des revêtements en érosion sous l'effet d'un jet de grenaille et en usure de type pion/disque : - en érosion on optimise la résistance à l'usure en augmentant la fraction massique des carbures et/ou en diminuant la granulométrie. Ces variations découlent respectivement d'augmentation de Hs et de la ténacité globale du composite. - En configuration pion/disque et à faible température de contact, la résistance à l'usure suit une loi d'Archard et augmente avec Hs (donc également avec la fraction massique en renfort). Par contre, l'augmentation de la taille des carbures a ici un effet bénéfique, attribué à l'affaiblissement relatif de la composante d'usure abrasive imputable à la présence de débris dans le contact. À température de contact élevée, le meilleur comportement des composites à liant d'Inconel, est attribué à la meilleure dureté à chaud de ce superalliage.
5
Vincent, Grégory. "Textures, microstructures et propriétés mécaniques d'alliages de zinc en feuillards et en revêtement." Metz, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2004/Vincent.Gregory.SMZ0413.pdf.
Full textAbstract:
En vue d'améliorer la résistance à la fissuration, un nouveau type de laminage est exploré pour le zinc massif et les tôles revêtues de zinc. Il s'agit du laminage asymétrique et du skin-pass asymétrique. Ce type de laminage change nettement la texture du zncuti alors que dans le cas du revêtement de galvanisation la texture est peu modifiée. Ceci s'explique par le fait que le taux de réduction est important dans le laminage (de l'ordre de 50 %) alors qu'il est faible dans le skin-pass (de l'ordre de 2 %). Dans cette partie les résultats obtenus par l'utilisation simultanée du modèle de taylor pour la prédiction des textures, associe au modèle de ligne de courant, sont comparés aux résultats expérimentaux. Le suivi de l'évolution de texture au cours de la déformation permet de valider à posteriori les diverses hypothèses avancées dans les modèles de plasticité. Dans la dernière partie, l'étude des caractéristiques des joints de grains, notamment les désorientations à travers le joint, complète l'étude des mécanismes mis en jeu lors de la déformation plastique et de la fissuration, de façon à préciser le rôle de la texture (orientation des grains déterminant la fissuration intragranulaire ou clivage) et des caractéristiques des joints de grains (désorientations déterminant la fissuration intergranulaire). Cette étude est réalisée dans le revêtement de zinc afin de corréler la fissuration avec les orientations et désorientations de grainsIn order to improve the cracking resistance, a new rolling process is explored for bulk zinc sheets and galvanized zinc sheets. It deals with asymmetrical rolling and asymmetrical skin-pass rolling. This type of rolling clearly changes dramatically the texture of zncuti whereas in the case of galvanized coating the texture is modified to a slight extent only. This is explained by the fact that the reduction ratio is large in rolling (ranging about 50%) whereas it is small in the skin-pass rolling (ranging about 2%). In this part results obtained by the simultaneous use of the taylor model for the prediction of textures, associated to the flow line model, are compared to the experimental results. The follow-up of the texture evolution during the deformation makes it possible to validate a posteriori the various assumptions made in the models of plasticity. In the last part, the study of the grain boundaries characteristics, in particular the misorientation through the grain boundary, completes the study of the mechanisms involved in the plastic deformation and cracking, in order to specify the role of the texture (intragranular cracking or cleavage are determined by grains orientation) and the grain boundaries characteristics (misorientation across grain boundary determining intergranular cracking). This study is carried out on zinc coatings in order to correlate cracking behaviors to the orientations and misorientations of grains
6
Barré, Charlotte. "Etude de la relation microstructure-propriétés de revêtements ultra-réfractaires mis en forme par projection plasma : application à la protection de composites." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066385.
Full textAbstract:
Afin de pallier les faiblesses des composites face à l’oxydation à très haute température (> 2000 °C) dans le domaine aérospatial, une solution est de les protéger par un revêtement. La solution proposée au cours de cette étude consiste à mettre en forme ce revêtement par projection plasma. Après une étude bibliographique, une composition adaptée à la protection anti-oxydation a été retenue. Celle-ci est constituée d’un matériau ultra-réfractaire le ZrB2, auquel du SiC est ajouté. Un additif a également été sélectionné, l’oxyde de terre-rare Y2O3. Ces revêtements ont été développés via le procédé de projection plasma sur des substrats en composites. Une attention particulière a été portée sur la réalisation de dépôts aux microstructures variées, afin de pouvoir évaluer l’influence de celle-ci sur les propriétés à très haute température. En effet, les revêtements ainsi réalisés ont pu être testés dans des conditions très sévères, à des températures supérieures à 2200 °C sous un flux gazeux comportant des espèces dissociées (O, OH…). Les résultats ont permis de discriminer les microstructures et les compositions les plus prometteuses au vu des applications viséesIn order to overcome composite weakness against oxidation at very high temperature (> 2000 °C), a solution would be to coat them, which can be done potentially by plasma spraying. After a bibliographic study, a specific composition has been chosen: ZrB2-SiC. A potential additive, Y2O3, also has been selected. These coatings were developed by plasma spraying directly on composite substrates. A particular attention was given to the microstructure of the coatings, different kinds were prepared in order to look for its influence on the high temperature properties. Indeed, these coatings were tested under temperature higher than 2200 °C and a very oxidative and corrosive atmosphere. Results allowed distinguishing the most promising compositions and microstructure considering applications in the aerospace field
7
Bouvet, Geoffrey. "Relations entre microstructure et propriétés physico-chimiques et mécaniques de revêtements époxy modèles." Thesis, La Rochelle, 2014. http://www.theses.fr/2014LAROS039/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’étude et la mise en évidence de relations microstructure-propriétés dans des revêtements modèles à base époxy représentatifs de peinture anticorrosion. Ces relations sont établies aussi bien à l’état initial que lors de vieillissements hygrothermiques. Cette étude a tout d’abord consisté à caractériser les propriétés physico-chimiques et mécaniques du système stœchiométrique DGEBA/DAMP totalement réticulé. Ces propriétés ont été comparées à celles du système DGEBA/TETA et ont permis de montrer la forte influence de la microstructure sur ces propriétés initiales. Des vieillissements hygrothermiques cycliques à différentes températures sur films libres ont été effectués pour mesurer l’impact de la microstructure sur la durabilité des systèmes époxy. Ces travaux ont pu montrer l’influence des interactions eau-polymère dans les phénomènes de diffusion. De plus, les évolutions de certaines propriétés physico-chimiques et mécaniques ont pu être caractérisées à l’aide de la DMA (mors submersibles), lors des différentes étapes de sorption-désorption. Un comportement pseudo-fickien a pu être mis en évidence lors de la première sorption, suivi d’un comportement fickien lors des autres étapes. Les causes inhérentes à cette évolution ont pu être avancées, en mettant en jeu des réorganisations microstructurales des systèmes époxy étudiés. D’autres vieillissements hygrothermiques ont été réalisés à l’aide de la SIE sur des revêtements pour étudier l’effet de l’interface revêtement/substrat acier sur les phénomènes de diffusion, notamment le rôle des contraintes résiduelles. L’influence de la contrainte visco-élastique sur les phénomènes de prise en eau des revêtements a finalement été étudiéeThis work highlights the microstructure-properties relations inside representative epoxy based model coatings for anticorrosion paints. These relations have been established for the initial state as well as the hygrothermal ageing. First, we characterised physico-chemical and mechanical properties of the totally crosslinked DGEBA/DAMP stoichiometric system. These properties have been compared to the DGEBA/TETA system and they showed the strong influence of the microstructure on these initial properties. Cyclic hygrothermal ageing have been completed at different temperatures on free films, in order to measure the impact of the microstructure on the durability of epoxy systems. This work has shown the influence of the water-polymer interactions on diffusion phenomena. Moreover, the evolutions of several physico-chemical and mechanical properties have been characterised using DMA (submersible clamps), during different sorption-desorption steps. A pseudo-fickian behaviour has been evidenced during the first sorption, and it was followed by a fickian behaviour for all other steps. The inherent causes of this evolution have been proposed, by considering microstructural reorganisations of the studied epoxy systems. Other hygrothermal ageing have been carried out using EIS on coatings, in order to study the effects of the coating/steel substrate interface on diffusion phenomena, especially the role of residual stresses. We finally studied the influence of the visco-elastic stress on the coating water intake phenomena
8
Mendibide, Christophe. "Caractérisation de revêtements PVD nanostructurés à base de nitrures de métaux de transition pour application mécanique : aspects chimiques, mécaniques et tribologiques." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0039/these.pdf.
Full textAbstract:
Une nouvelle génération de revêtements à structure nanométrique a été déposée par pulvérisation cathodique magnétron et par évaporation à arc sur un acier à outil de type M2, puis le comportement des pièces vis à vis de l'usure et de la corrosion (sèche et humide) a été évalué. Ces dépôts sont composés soit d'une structure multicouche TiN/CrN, caractérisée par une épaisseur de quelques nanomètres des strates (2D), soit d'une dispersion de nano-grains de TiN dans une matrice de nitrure de Bore amorphe (3D). L'ensemble des investigations entreprises démontrent la suprématie des revêtements 2D comparativement aux dépôts monocouches TiN ou CrN. L'amélioration des propriétés tribologiques par l'emploi d'une structure stratifiée est manifeste et expliquée par une répartition favorable des contraintes au sein des couches, gênant la propagation des fissures engendrées lors du frottement. Du point de vue des propriétés réfractaires, la très bonne résistance à l'oxydation a été attribuée à la présence de CrN, chromine formeur, au sein du dépôt. La couche d'oxyde de chrome dense qui se forme réduit considérablement la cinétique d'oxydation et augmente ainsi la durabilité des pièces revêtues. Enfin, les essais de corrosion aqueuse ont montré la nécessité de contrôler la nature de la dernière couche déposée, en contact avec le milieu agressif environnant. Pour le système TiN/CrN, une couche externe en nitrure de chrome est requise pour obtenir les meilleures propriétés. Ce résultat expérimental original est sous-tendu par le caractère passivable de CrN qui conduit à la formation d'un oxyde semiconducteur de type-p et ainsi à une modification des propriétés électroniques superficielles du revêtement 2D, ralentissant le processus de corrosion. Dans les conditions expérimentales sévères choisies, les dépôts nanocomposites TiBN, en dépit d'une dureté très élevée, n'améliorent pas les propriétés physico-chimiques ou tribologiques, comparativement à TiN monocoucheNew nanostructured coatings were deposited by magnetron sputtering as well as cathodic arc evaporation on M2 tool steel and their ability to protect this substrate against corrosion and wear has been evaluated. These deposits are either TiN/CrN multilayer coatings with nano-scaled successive layers (2D), or nanocomposite deposits formed by the dispersion of TiN nano-crystallites into an amorphous BN matrix (3D). The experiments show the efficiency of using 2D coatings compared to monolayered TiN and CrN ones. From a tribological point of view, a great increase of the wear resistance is observed, which is modelled on the basis of a different residual stress repartition in the stratified structure. From a refractory properties point of view, the better oxidation resistance is explained by the formation of Cr2O3, reducing drastically the oxidation kinetic. Concerning the aqueous corrosion, it has been underlined the importance of depositing an outer CrN layer on the coating surface, which optimises the corrosion protection, through the formation of a passive oxide film of p-type semiconducting properties, lowering the corrosion rate. In the chosen severe experimental conditions, no significant differences between TiN and the nanocomposite TiBN coating has been
9
Astruc, Alexandre. "Microstructure et perméabilité de revêtements anticorrosion : influence des contraintes hygrothermiques et rôle des interphases." Toulon, 2007. http://www.theses.fr/2007TOUL0008.
Full textAbstract:
Les objectifs de notre travail sont d'abord d'améliorer la description de la microstructure de nos revêtements et d'étudier leur perméabilité en les associant à leurs propriétés anticorroston. Nous chercherons également à valider des moyens de suivi de ces propriétés au cours de vieillissements accélérés, en vue de leur utilisation pour l'évaluation de leur durabilité. Ce travail expérimental est mené, à la fois, sur un revêtement modèle et sur un primaire anticorrosion. Tout deux comportent le même liant polymère DGCBA-Polyamidoamine. Le système modèle comporte comme charge le kaolin. Les différentes techniques utilisées nous ont permis de rendre compte de l'influence des pigments et des charges sur la microstructure. Pour de faibles CPY. Nous avons pu mettre en évidence la présence d'interphases due à l'immobilisation des chaînes macromoléculaires à la surface des charges. La concentration en groupes hydrophiles et la concentration pigmentaire volumique contrôlent, en grande partie, la perméabilité du liant polymère, ainsi que son niveau de plastification. Les contraintes h>grothermiques cycliques induisent une perte des propriétés barrières et d'adhérence plus rapide que sous l'effet des seules contraintes thermiques. Cette évolution a été attribuée, d'une part, à la succession de phases de séchage et d'absorption d'eau et. D'autre part, à la délamination. La multiplication du nombre d'interfaces charges/matrice induit, également, une plus grande altération des propriétés barrières. Au vu de ces résultats, les critères reliés au niveau de perméabilité (Rp, ip), au degré de plastification et d'accumulation d'eau à l'interface métallique (Tg,/. ) peuvent être retenusThe aim of this work is, firstly, to improve coatings microstructure description and to study their permeabilin. The second aim is to search expérimental protocols to evaluate thèse propertîes along accelerated aging. A modei coaring and an anticorrosion primer are studied. Both are based on thé same polymer bînder DGKBA-Polyamidoamide, Filkr and pigment influence on coating microstructure hâve been evidenced by différent characterisation methods. For weak CPV values, thé présence of interphases was shown. One conséquence is thé àecrease of thé crosslink density and thé fraction of free volume. The hydrophilic group concentration and thé CPV mainly control thé binder polymer permeability, and ils degree of plasticization. Moreover, thé degree of permeability and thé thickness directly influence thé barrier properties characterized by thé évolution of thé rvres résistance Rp. Hygrothermal stresses induce a faster decreasc of thé barrier and adhésion properties than •J-. E one due to only thermal stresses. This évolution was attributed to thé cycling of drying and water absorption phases, and then to délamination. The growing of filler/matrix interface number also promîtes thé détérioration of thé barrier properties. However. Adhésion, evalualed by pull off test is less affected by relative humidiry and température variations when filler and pigment are add to thé organic coating. On thé base of thèse resulis. Some criteria may be used to evaluate thé performance or thé durability of a coating. We can adopl those are lînked to i~e degree of permeability (Rp, tp). Thé degree of plasticization and thé clusteringof water molécules at thé métal interface (Tg,/. ,)
10
Abouda, Emna. "Étude de revêtements durs pour la tenue à l’usure par rechargement laser dans la robinetterie nucléaire sur des fonctions de guidage et d’étanchéité." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0007.
Full textAbstract:
Le remplacement des alliages durs à base cobalt par des alliages à base fer suscite un intérêt croissant pour la protection anti-usure des pièces métalliques fonctionnant dans le circuit primaire d’une centrale nucléaire. Dans le cadre de cette thèse, une étude métallurgique détaillée a été effectuée sur des dépôts épais en Norem 02™ élaborés par le procédé de projection laser.Un affinement significatif de la microstructure du Norem 02™ a été obtenu après optimisation des paramètres du procédé (puissance laser, vitesse de balayage et débit de poudre), par rapport à un procédé concurrent par Plasma à Arc Transféré. Les essais tribologiques montrent que l’amélioration de la microstructure n’empêche cependant pas l’apparition du grippage à 300°C.La deuxième partie de cette étude a été consacrée à l’amélioration du Norem 02™ avec ajout de différents éléments chimiques. Le choix de ces ajouts adéquats a été validé grâce aux tests de frottement réalisés sur des échantillons en Norem 02™ modifié, sous haute contrainte mécanique (1 GPa) et à haute température (300°C). Parmi une dizaine d’éléments d’ajouts testés, l’ajout de titane a permis une transformation complète de la microstructure du Norem 02™. Cette transformation métallurgique a amélioré son comportement tribologique avec un faible coefficient de frottement (<0.3) à 300°C.L’origine de cette amélioration du comportement mécanique du Norem 02-Ti a été étudiée et expliquée par différentes analyses microstructurales (MO, MEB, EDS, EBSD) ainsi que des essais de traction sur des éprouvettes extraites des revêtements épaisThis study aims to substitute the cobalt-based hardfacing alloys with iron-based hardfacing alloys to protect mechanical parts operating in the primary circuit of a pressurized water reactor (PWR)Firstly, a detailed metallurgical study was carried out to characterize a thick deposit on Norem 02™ produced by the laser process (Direct Metal Deposition - DMD). Compared with a classical PTA process, a microstructure refinement was achieved after an optimization of process parameters (laser power, scanning speed and powder flow-rate). However, wear tests show that the improvement of the microstructure does not prevent the occurrence of galling at 300 ° C.The second part of this study is dedicated to Norem 02™ improvement with the addition of various chemical elements. The appropriate additions to this application have been validated by wear tests under high mechanical stress (1 GPa) and at high temperature (300°C). Among a dozen samples of modified Norem 02 ™, the addition of titanium was shown to provide a complete transformation of the initial Norem 02™’s microstructure. This metallurgical transformation improved its tribological behavior with a low friction coefficient (<0.3) obtained at 300 °C.Last, the origin of the mechanical behavior improvement of Norem 02-Ti was studied and explained by microstructural analysis (MO, MEB, EDS, EBSD) and tensile tests on specimens extracted from thick coatings
11
Mascart, Monique. "Mise en suspension de poudres métalliques en vue de leur application par roll-coat analyse structurale des revêtements obtenus." Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/d0ebab09-ade0-42e4-93b2-f4cf273386f9.
Full textAbstract:
Ce travail présenté un procédé permettant d'obtenir la métallisation d'un substrat d'acier par le biais d'une peinture à base de poudres métalliques. Les revêtements étudiés sont à base d'aluminium et d'alliages aluminium-silicium. Les paramètres de formulation des peintures ainsi que les microstructures obtenues ont été analysés et optimisés. Ce mémoire propose une méthode originale d'obtention d'alliage Al-Si in situ. Divers modèles relatifs aux interactions poudres/organiques, au gradient de composition des revêtements ainsi qu'un diagramme métastable des relations entre phases solides du système Fe-Al-Si sont également développés.
12
Andreani, Anne-Sophie. "Revêtements céramiques réfractaires à résistance accrue à l’oxydation : corrélation entre mécanisme de diffusion, microstructure et composition." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14172/document.
Full textAbstract:
Pour améliorer la durée de vie des matériaux à haute température et sous atmosphère oxydante, une solution est l’utilisation d’une protection de surface constituée de matériaux ultra réfractaires non oxydes. Un des objectifs principaux de cette thèse est la sélection et la validation expérimentale de nouvelles compositions chimiques de revêtements utilisés en condition oxydante et corrosive à ultra haute température. Les recherches s’appuient sur une démarche expérimentale physico-chimique se basant sur une approche thermodynamique et thermochimique menée au préalable pour choisir les composés. Les revêtements doivent être stables chimiquement, compatibles thermomécaniquement avec le substrat et adhérent de la température ambiante à celle d’utilisation. De plus, Ils doivent jouer le rôle de barrière environnementale et/ou de barrière thermique.Des tests d’oxydation sont réalisés au four solaire sur les systèmes de matériaux non oxydes massifs élaborés par frittage flash. En parallèle, des composites modèles constitués d’une fibre de carbone revêtue par PVD d’un revêtement métallique ultra réfractaire ont été élaborés puis chauffés par effet Joule afin de réaliser des tests d’oxydation. La compréhension des mécanismes entrant en jeu lors de l’oxydation de ces « nouveaux » revêtements est aussi un des challenges de ce manuscrit. Par ailleurs, elle aide à la classification de ces matériaux selon leur résistance à l’oxydationIn order to improve material’s lifetime used at a temperature above 2500°C and under oxidizing atmosphere, a solution is to use a surfacing protection constituted of non oxide refractory materials. One of the main objectives of this thesis is to select and experimentally validate new chemical coating compositions which will be used under corrosive and oxidizing atmosphere at ultra high temperature (more than 2000°C). A preliminary thermodynamic and thermo-chemical study aims to select compounds. These compounds are then analyzed with physic-chemical tests. Coatings have to be chemically stable, thermo-mechanically compatible with the substrate and have to stick to the substrate from ambient temperature to more than 2000°C. Moreover, coatings have to act as an environmental barrier and/or as a thermal barrier.Two kinds of oxidation tests are made. On one hand, non oxide massive material’s systems are fabricated by spark plasma sintering in order to be tested at the solar furnace. On the other hand, composite models are fabricated by PVD. A carbon fiber is covered with ultra refractory metallic coating by PVD. Then, these composite models are heated by Joule effect in order to realize oxidation tests. Understanding mechanisms at work during the oxidation of these new coatings is another main objective of this thesis. This understanding will be also useful to classify these materials regarding their resistance to oxidation
13
Stefanescu, Anca Valentina. "Revêtement de microstructures par des catalyseurs à base de nickel pour produire de l'hydrogène par vapo-reformage d'essence." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10044.
Full text
14
Grenier, Marc. "Microstructure et résistance à l'usure de revêtements créés par fusion laser avec gaz réactifs sur du titane." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0003/MQ33664.pdf.
Full text
15
Faucheu, Jenny. "Relations microstructure-propriétés dans des films nanostructurés élaborés par voie latex." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0075/these.pdf.
Full textAbstract:
The philosophy of this project is to use waterborne nanocomposite particles (latex of 100nm diameter) with controlled nanostructures as building blocks for the final material. A latex is a colloidal suspension in water of polymer particles stabilized by adsorption of surfactant molecules on the surface. A continuous film is obtained after water evaporation and particle coalescence. Two types of “fillers” were considered: mineral filler (nanoclays, laponite) and polymer fillers (alkyd resin with the ability to crosslink). The materials have been produced by in-situ polymerization (miniemulsion polymerization) in the presence of the second phase. Due to the presence of surfactant molecules, the waterborne films exhibited a different water uptake behavior than solvent-borne films. In addition, the presence of the second phase also impacted the water uptake and mechanical. In terms of mechanical properties, the presence of a percolating network of mineral fillers had a strong influenceCe projet se centre sur le développement de revêtements respectueux de l'environnement basé sur la technologie latex. Un latex est une suspension colloïdale de particules (10nm-10µm de diamètre) de polymère dans l'eau. . . La stabilité de cette suspension est garantie par l'addition de molécules de tensioactifs (surfactant) qui portent une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Ces molécules vont couvrir la surface des particules de latex avec leur tête hydrophile pointant vers la phase aqueuse, favorisant ainsi les forces de répulsion. Dans les conditions adéquates, ces particules coalescent après évaporation de l'eau pour former un film continu. La philosophie de ce projet est d'utiliser ces particules (dans notre cas 100nm de diamètre) en tant que brique élémentaire nanostructurée pour construire le matériau final nanostructuré à son tour. Les latex sont basés sur un copolymère acrylate, déjà bien répandu pour une application peinture intérieure. Cependant, ces propriétés ne permettent pas d'étendre son utilisation à une application peinture extérieure. Deux approches ont été considérées pour améliorer le comportement de ces revêtements. Tout d'abord, l'ajout d'une résine alkyde susceptible de réticuler au contact de l'air, et ensuite l'ajout de nanocharges minérales (argile). Le succès de l'introduction à l'échelle nanométrique de ces secondes phases repose sur une polymérisation in-situ en présence de cette seconde phase. La voie de synthèse adoptée est la polymérization par miniémulsion qui est un récent développement de la polymérisation en émulsion conventionnelle. Il a été montré que dans les eux stratégies, la nanostructuration du matériau a une influence sur la distribution du surfactant et de ce fait sur les propriétés de prise en eau. De plus la présence d'un réseau percolant de nanocharges entraîne une augmentation brutale du renforcement
16
Amsellem, Olivier. "Simulations 2D et 3D de microstructure d'alumine projetée plasma pour l'étude de ses propriétés mécaniques et électriques." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00331802.
Full textAbstract:
L'alumine est un matériau réputé pour ses propriétés d'isolation électrique. Elle est utilisée dans les sondes géologiques qui mesurent la résistivité des roches. Le contexte pétrolier incite les sociétés telles que Schlumberger à développer de nouvelles générations de revêtement dont certains en alumine. Ils sont obtenus par le procédé de projection plasma qui génère dans la structure des fissures et des pores interconnectés. Ce réseau caractérise la porosité de la céramique et dégrade plus ou moins les propriétés des revêtements. Ce travail de thèse propose l'étude d'une gamme de revêtements d'alumine réalisés par projection plasma. Il définit le revêtement d'alumine comme un composite présentant deux phases : la matrice céramique et la porosité. Tout d'abord, une analyse bidimensionnelle classique (employant la microscopie électronique à balayage) a été comparée à une analyse tridimensionnelle (employant la microtomographie) pour déterminer la nature, l'orientation et la répartition des phases : -l'analyse 2D de la microstructure des dépôts a permis de différencier les matériaux en fonction de leur méthode d'élaboration. Nous avons élaboré des composites « alumine-défauts » avec différentes densités surfaciques de pores et de fissures. Pour la co-projection, des composites présentant une matrice d'alumineverre ont été élaborés. Un post-traitement par laser à excimère a généré des matériaux possédant des propriétés de surface différentes. Enfin, les techniques d'imprégnation ont produit des composites présentant une matrice d'alumine, une porosité remplie de résine ou de phosphate d'aluminium et une porosité non remplie. -l'analyse par microtomographie synchrotron a permis uniquement de caractériser les pores dans les composites. L'étude a montré leur orientation parallèle à la direction de projection et leur morphologie plutôt filaire dans les revêtements d'alumine. De plus, cette technique a mis en évidence les changements de morphologie et de répartition des pores dans une matrice d'alumine-verre ayant subi des traitements thermiques ou bien dans les surfaces traitées par laser. Toutes ces informations complémentaires ont permis de mettre en place une simulation des propriétés mécaniques et électriques fonction des caractéristiques microstructurales. Les mesures d'impédance en milieu liquide ont défini les microstructures composites par des schémas électriques équivalents. Cette mesure s'est révélée être une méthode expérimentale propre à définir les connexions de la porosité. Elle a permis de comparer les composites. Enfin, à partir des images 2D et 3D, une simulation numérique par éléments finis de microstructures réelles a permis de calculer les propriétés élastiques et diélectriques des composites. Ces simulations ont permis d'établir le lien entre microstructures et propriétés des dépôts. Elles semblent très prometteuses pour établir les conditions d'élaboration des revêtements en fonction des propriétés souhaitées.
17
Lenoble, Olivier. "Propriétés structurales et électrochimiques de revêtements fer-silicium-carbone." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10410.
Full textAbstract:
Des revêtements fer-silicium-carbone ont été réalisés par deux techniques différentes (projection d'alliages fondus et pulvérisation cathodique), sur des substrats de fer, fonte et verre et pour des teneurs variables en silicium et carbone. L'analyse structurale par diffraction de rayons X (en mode thêta/2 thêta et en incidence rasante) et par réflectométrie et l'emploi de fentes de Sollers ont conduit à une caractérisation détaillée et précise des revêtements (épaisseur texture, présence des différentes phases). L'étude des propriétés électrochimiques reposant sur la mesure du potentiel de corrosion et la résistance à la polarisation et sur la détermination de courbes de polarisation complètes a permis de se faire une représentation de l'ensemble des processus électrochimiques. Les résultats obtenus conduisent à une meilleure compréhension de l'influence du substrat et de celle de la composition et de l'épaisseur des revêtements considérés, sur leurs propriétés structurales et électrochimiques qui, dans certains cas, s'avèrent être très différentes des propriétés du matériau massif
18
Dong, Shujuan. "Effet de projection de pellettes bioxycarbonées sur la qualité de revêtements élaborés par la projection thermique." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00982381.
Full textAbstract:
La technologie de projection plasma atmosphérique (APS) est largement utilisée pour des applications industrielles. Les revêtements élaborés par APS présentent généralement certains défauts. Les travaux effectués dans cette étude ont consisté à étudier et à développer un nouveau moyen pour assurer à la fois un refroidissement efficace au cours de procédé de projection APS et une adaptation des conditions superficielles en vue d'élaborer des revêtements de haute qualité. Ce moyen consiste à la projection de glace carbonique (glace sèche ou dioxyde de carbone solide) en association avec la projection plasma. Des simulations numériques ont été réalisées, qui ont permis de constater que les dimensions de la buse de projection de glace carbonique, la pression du gaz propulsif, et les propriétés des pellets de CO2 influencent sensiblement la vitesse des pellets de CO2. A partir de ces éléments, des dimensions optimales ont été évaluées. Afin d'examiner l'effet de la projection de glace carbonique sur les revêtements réalisés par projection thermique, plusieurs types de matériaux ont été considérés, trois métalliques (acier, CoNiCrAlY et aluminium pur) et trois céramiques (Al2O3, Cr2O3 et ZrO2-Y2O3). Les microstructures des revêtements metalliques réalisés avec projection de glace sèche présentent moins d'oxydes et moins de porosité par rapport à ceux déposés par APS classique. Dans certains cas l'adhérence peut aussi être améliorée. Pour les revêtements céramiques, une réduction de la porosité ainsi qu'une amélioration significative de l'adhérence des revêtements ont été constatés. Pour le dépôt de ZrO2-Y2O3, la résistance aux chocs thermiques a été améliorée en utilisant des paramètres spécifiques. La projection de CO2 peut légèrement déformer la surface des substrats de faible dureté, et nettoyer les pollutions superficielles sur le substrat et conduire à une contrainte de compression plus élevée et à un refroidissement efficace. Il est à noter toutefois qu'un problème de condensation de la vapeur d'eau peut intervenir en cas de refroidissement du substrat trop important.
19
Gay, Pierre-Antoine. "Elaboration de revêtements composites électrolytiques à base d'argent : relation entre microstructure et résistance à l'usure et à la sulfuration." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2066.
Full text
20
Zhao, Yongli. "Etude de la microstructure et des performances des revêtements céramiques YSZ finement structurés obtenus par projection plasma de suspension." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA022/document.
Full textAbstract:
Grâce à l'utilisation d'un porteur liquide, la projection plasma de suspension (SPS) permet la fabrication de revêtements finement structurés. Comme pour la projection plasma conventionnelle (APS), les microstructures des revêtements SPS peuvent être adaptées en contrôlant les conditions de projection. Cependant, le procédé SPS est plus compliqué que le procédé APS par son nombre de paramètres modifiables.Cette thèse vise à apporter une compréhension plus fondamentale de la relation entre les paramètres du procédé SPS et les propriétés des revêtements YSZ en identifiant des modèles génériques basés sur l’utilisation de méthodes statistiques mathématiques pour l'étude de l'influence et de la sensibilité de paramètres individuels.Des expériences systématiques ont été menées pour étudier l'influence de six paramètres (puissance du plasma, charge massique de suspension, taille de la poudre, distance de projection, pas de projection et rugosité du substrat) sur la microstructure des revêtements qui ont aussi été analysés en terme de propriétés d’usage (mécanique, thermique, tribologique, etc.). La porosité des revêtements a fait l’objet d’une étude approfondie et les mesures ont été réalisées par trois techniques différentes : la méthode par analyse d’images, la transmission RX et la méthode USAXS (Ultra-Small Angle X-ray Scattering). Des analyses multivariées sur les données expérimentales recueillies ont été effectuées et plusieurs modèles mathématiques ont été proposés afin de prédire les propriétés des revêtements et guider ensuite vers une optimisation de la microstructure du revêtement en vu d'applications spécifiques.Dans ce contexte d'optimisation des performances mécaniques et tribologiques de ces revêtements céramiques, différentes quantités et tailles de poudre h-BN ont été ajoutées dans la suspension YSZ. Les revêtements composites YSZ / h-BN ont été fabriqués et leur analyse a montré une nette réduction du coefficient de frottement et du taux d'usure lorsque la taille et la quantité de poudre d’ajout sont optimisées l'une avec l'autre. Trois mécanismes d’usure ont finalement été identifiés et seront discutésThanks to the using of liquid carrier, suspension plasma spray (SPS) enables the manufacture of finely structured coatings. As for conventional plasma spraying (APS), the microstructures of SPS coatings can be tailored by controlling the spray conditions. However, SPS is more complicated than APS due to its number of modifiable parameters.This thesis aims to provide a more fundamental understanding of the relationship between SPS process parameters and the properties of YSZ coatings by identifying generic models based on the use of mathematical statistical methods for the study of influence and sensitivity of the individual parameters.Systematic experiments were carried out to study the influence of six parameters (plasma power, suspension mass load, powder size, projection distance, projection step and substrate roughness) on the microstructure of coatings which were also analyzed in terms of the properties (mechanical, thermal, tribological, etc.). The porosity of the coatings was studied in detail and the measurements were carried out using three different techniques: the image analysis method, the X-ray transmission and the USAXS (Ultra-Small Angle X-ray Scattering) method. Multivariate analyzes of the collected experimental data were performed and several mathematical models were proposed to predict the properties of the coatings and then guide towards an optimization of the microstructure of the coating for specific applications.In this context of optimizing the mechanical and tribological performance of ceramic coatings, different amounts and sizes of h-BN powder have been added in the YSZ suspension. The YSZ/h-BN composite coatings were manufactured by SPS process and their analysis showed a clear reduction in the coefficient of friction and the wear rate when the size and the amount of addition powder are optimized together. Three wear mechanisms have finally been identified and been discussed
21
BOUSLYKHANE, KHALID. "Microstructure et propriétés mécaniques superficielles de revêtements à base de nickel déposés sur acier austénitique par techniques de faisceaux d'ions." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2306.
Full textAbstract:
Les proprietes tribologiques de l'acier austenitique 304l sont considerablement ameliorees lorsque l'on realise, par techniques de faisceaux d'ions, un revetement cristallin mince d'alliages a base de nickel. Toutefois, l'amelioration depend fortement des parametres d'elaboration qui gouvernent la microstructure des depots. Les revetements elabores par simple pulverisation d'une cible de ni avec n#+ ont la structure de ni#3n; les proprietes tribologiques de l'ensemble depot/substrat sont moyennes. L'implantation d'ions ar#+ pendant le depot conduit a une structure biphasee a petits grains, constituee de ni et ni#4n (ou a la structure de ni seul si l'ion pulverisateur est ar#+), avec une orientation preferentielle des plans (111) parallelement a la surface de l'echantillon; les performances tribologiques de l'ensemble depot/substrat sont parmi les meilleures obtenues dans cette etude. Les revetements elabores par pulverisation d'une cible de niti avec ar#+ ont une structure amorphe niti et presentent de mauvaises proprietes tribologiques. Lorsque le gaz pulverisateur contient au moins 50% d'azote, les depots ont une structure biphasee constituee d'une phase mal cristallisee ni#3n et d'une phase dure tin; les performances tribologiques sont bonnes. Les meilleurs resultats sont obtenus quand il y a assistance ionique et chauffage pendant le depot, mais alors la structure des couches est constituee d'une phase ni associee a la phase tin. L'implantation ionique ameliore les proprietes tribologiques des revetements; ceci semble etre le resultat d'une densification du depot qui est revelee par l'augmentation importante de la durete, et peut s'expliquer par la grande mobilite atomique due aux defauts en sursaturation. Tous les revetements cristallins etudies sont generalement fragiles et presentent, par suite, une adherence moyenne sur l'acier 304l relativement mou; on peut penser que les ameliorations tribologiques seraient amplifiees avec un substrat plus dur. Les proprietes tribologiques des revetements contenant la phase ni sont meilleures que celles du nickel massif; ceci est probablement du a la tres faible grosseur de grains des depots et, sous assistance d'ions, a l'orientation preferentielle des plans (111) du nickel parallelement a la surface du substrat
22
Delqué, Mélissa. "Influence de la microstructure sur le comportement tribologique de dépôts composites projetés plasma." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00266009.
Full textAbstract:
Les revêtements composites métal/céramique s'imposent aujourd'hui comme une réponse au fort besoin industriel d'amélioration de la fiabilité des pièces sous sollicitations multiples. Le procédé de projection plasma est envisagé pour la réalisation de tels revêtements avec d'excellentes propriétés tribologiques. Du fait de leur mode d'élaboration, la microstructure des revêtements projetés plasma est complexe et les propriétés en dépendant hétérogènes. Afin d'optimiser le comportement tribologique de ces dépôts, l'objectif de cette étude est d'établir des relations entre microstructure et propriétés tribologiques.Utilisant la souplesse du procédé de projection plasma, notamment celui de projection réactive particulièrement développé pour cette étude, des dépôts composites présentant une large gamme de microstructures ont été obtenus. Pour cela, divers paramètres ont été étudiés : la nature des poudres métalliques projetées (alliages de titane ou de cuivre), la nature du renfort céramique (exogène et/ou endogène), le mode de projection (projection plasma réactive, mode RPS et en surpression, mode HPPS ou co-projection) et les conditions de projection propres à chaque procédé. Une caractérisation des dépôts a été menée, jusqu'à une échelle fine. Le niveau de renforcement de ces microstructures composites fines a été, en particulier, étudié par nanoindentation. Pour chaque mode de projection, deux dépôts composites ont été sélectionnés pour étudier leur comportement tribologique à l'aide d'un essai de frottement de type « pion-disque ». Cet essai a montré une sensibilité élevée à la microstructure et a ainsi permis de déterminer le rôle de certaines caractéristiques microstructurales des dépôts composites sur leurs propriétés tribologiques.
A partir d'observations métallographiques et d'analyses des faciès d'usure, un mécanisme d'usure commun aux deux types de dépôts, élaborés par co-projection et par projection réactive, a été mis en évidence. L'influence de la microstructure caractéristique de ces dépôts sur leur comportement tribologique a également été examinée.
23
Gautier-Picard, Charlotte. "Etude du revêtement de chrome dopé au carbone sur pièces mécaniques : Contrôle de la microstructure, des textures et des contraintes : Optimisation du procédé de pulvérisation cathodique magnétron." Limoges, 2000. http://www.theses.fr/2000LIMO0021.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'optimisation du procede du depot de chrome dope au carbone (1,1%pds) elabore par pulverisation cathodique magnetron sur des pieces mecaniques. L'etude a ete realisee au moyen de deux enceintes : un prototype industriel et une enceinte de laboratoire. Une analyse approfondie de la preparation de surface et en particulier du decapage ionique a ete realisee. Nous avons montre l'influence du bombardement ionique a la fois sur la topographie et l'etat de contrainte en extreme surface du substrat et sur les proprietes d'adherence film/substrat. En fonction des conditions d'elaborations du depot, telles que tension de polarisation, densite de puissance cible, epaisseur, rotation et forme geometrique du substrat les proprietes microstructurales et mecaniques ont ete etudiees. La texture dans le cas de substrats plans est de type fibre 110 ou/et 100 selon les parametres. La morphologie de croissance est fortement influencee par le bombardement ionique qui permet de densifier le depot et modifie l'organisation et la croissance des cristaux. La rotation du substrat devant la cible conduit a une croissance colonnaire faiblement dense, et a une modification de l'organisation des cristaux, la texture devenant monocristalline. Un flux oblique conduit a une croissance cristalline et morphologique dissymetrique. L'etat de contrainte des couches a ete determine au moyen de la diffraction des rayons x, par une approche monocristalline. L'augmentation de la tension de polarisation et de la puissance cible sont a l'origine d'une transition d'un etat de contrainte de tension (2gpa) a un etat de compression (2gpa). A l'inverse, l'augmentation de l'angle d'incidence du flux des atomes se traduit par une diminution des contraintes de compression. Nous avons relie l'ensemble de ces caracteristiques aux proprietes d'emploi des couches, principalement l'adherence et la corrosion.
24
Maestracci, Raphaël. "Influence de la microstructure sur les mécanismes d'endommagement thermomécanique de revêtements à base d'acier inoxydable AISI 316L réalisés par projection dynamique par gaz froid "cold spray"." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM017/document.
Full textAbstract:
Le domaine automobile utilise des alliages légers d’aluminium dans la fabrication des pièces volumineuses du moteur thermique afin d’améliorer son rendement énergétique. Cependant, leurs propriétés sont insuffisantes pour pouvoir faire face aux contraintes thermomécaniques du moteur en service qui requièrent des matériaux à haute performance. Une solution innovante est l’application d’un revêtement par projection par gaz froid dite « cold spray » à base d’acier inoxydable AISI 316L aux dimensions et aux propriétés adaptées aux sollicitations locales. Ce procédé repose sur la projection à haute vitesse de particules de poudre sur un substrat, qui, déformées en « splats » à l’impact, adhérent pour créer un revêtement. Cette étude a pour ambition de comprendre les mécanismes d’endommagement thermomécanique de revêtements cold spray composites à base de 316L. Pour cela, les étapes de l’élaboration des revêtements, les paramètres de projection et les poudres de l’étude sont détaillés. Des revêtements de 316L pur sont réalisés ainsi que des analyses microstructurales par microscopie optique, MEB, chimiques par EDX et cristallographiques par EBSD et DRX, afin d’étudier l’influence du procédé cold spray sur la poudre initiale. Les interfaces entre les splats, constituants majeurs dans la cohésion des revêtements, sont étudiées en détail au MET. Puis, des éléments d’addition moins durs de cuivre et plus durs d’alliage de nickel Tribaloy 700 (Ni700), sont incorporés dans les mélanges de poudres avec l’acier afin de créer des revêtements composites. La modification de la microstructure et de la qualité des interfaces par la création de matériaux composites est alors abordée. Enfin, ces matériaux sont éprouvés et comparés grâce à des essais quasi statiques de dureté et de traction, et dynamiques d’impact-glissement. Les résultats et les observations locales de la réponse de la microstructure à ces sollicitations macroscopiques permettront d’envisager les mécanismes d’endommagement de ces revêtements cold sprayAluminum alloys are commonly used in the automotive industry for lightening and power gain of thermal engines. However, thermomechanical properties are not often high enough to undergo the in-service stresses while the engine is running. High performance materials are needed. A novel approach to reach these high performances is to develop specific coatings using the cold spray route. This thermal spray process is based on the plastic deformation of sprayed powders at a supersonic velocity onto a substrate resulting in so called « splats » and stick to the surface. In this thesis, thermomechanical damage of cold-sprayed 316L-matrix composite coatings are studied. Prior to the study of composites, the elaboration steps of 316L in the cold spray coatings are established. Powder and coatings are studied to determine the influence of the cold spray process. Microstructural analyse involved optical microscopy, SEM, chemical analysis EDX and image analysis. Cristallographic analyse were performed by EBSD and DRX. Interfaces between splats are specifically studies by TEM. These consist of a crucial actor in the cohesion of coatings. Then, softer powder of Cu and harder powder of Ni700 are mixed with 316L and cold sprayed to build composite coatings. Their influence on the microstructure through the creation of new interfaces is observed. Last but not least, mechanical properties of the different coatings are compared. Hardness and tensile tests are used for quasi-static loading characterization whereas impact-sliding tests are used for dynamic loading characterization. Results and the local observation of the microstructural response to these macroscopic loadings give an insight into major damage mechanisms of cold sprayed composite coatings
25
Vincent, Julien. "Étude expérimentale des interactions aube-abradable à très grandes vitesses : influence du matériau et de sa microstructure." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0334.
Full textAbstract:
Le rendement des turboréacteurs peut être amélioré en minimisant le jeu aube-carter, réduisant ainsi les pertes aérodynamiques. Ces jeux réduits occasionnent des risques de contact entre les aubes en rotation à grande vitesse et le carter moteur. Des matériaux sacrificiels, appelés matériaux abradables, sont alors déposés sur le carter pour limiter les endommagements induits par ces contact. Ces interactions font intervenir un grand nombre de mécanismes d’endommagement bénéfiques ou néfastes au bon fonctionnement du joint abradable et à la fiabilité du moteur. L’objectif de cette thèse est alors de comprendre, prédire et quantifier les différents endommagements et les efforts d’interaction associés pour des matériaux abradables obtenus à l’aide de paramètres procédés différents. Un dynamomètre triaxial a été développé afin de reproduire l’interaction locale entre l’extrémité de l’aube et le matériau abradable à très grande vitesse (50 – 300 m/s) lors de phases transitoires. La mesure d’efforts d’interaction lors de contacts de très courte durée (300 µs – 1 ms) nécessite une bande passante importante. Une méthode de correction basée sur l’analyse modale expérimentale a été mise en œuvre afin d’étendre la bande passante naturelle du dynamomètre et d’atténuer les couplages entre les différentes voies de mesure. Les mécanismes d’endommagements des abradables ont été étudiés à partir d’analyses post-mortem et corrélés aux efforts et vitesse d’interactionsThe turbofan efficiency can be improved by minimizing the blade-casing gap, thus reducing the aerodynamic loss. The reduced gap conduces to contact risk between the high-speed rotating blades and the engine case. Sacrificial materials, called abradable materials, are deposited on the casing to limit the damage caused by these contacts. These interactions involve a lot of damage mechanisms, which can be adverse or beneficial to the proper performance of the abradable seal and to the reliability of the engine. The aim of this thesis is to understand, predict and quantify the different damages and the interaction forces associated for abradable materials obtained with different process parameters. A triaxial dynamometer was developed to reproduce the local high-speed interactions (50 – 300 m/s) between the blade tip and the abradable material during transitional phases. The interaction forces measurement during short-lived contacts (300 µs – 1 ms) requires a large bandwidth. A correction method based on experimental modal analysis was implemented to extend the natural bandwidth of the device and attenuate the crosstalk between the different measurement channels. The damage mechanisms of abradable materials were studied by post-mortem analysis and correlated to the interaction forces and velocity
26
Marquer, Mathieu. "Étude comparative du comportement tribologique de revêtements frottant à grande vitesse sur un alliage de titane : CoCrAlYSiBN, CuNiIn, et MAO." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0402.
Full textAbstract:
Dans le cadre du développement d'un nouveau type de revêtement anodique pour le Ti6Al4V, l'application au pied d'aube de turboréacteur est étudiée. En cas d'impact d'un corps étranger sur l'aube, du frottement sévère peut avoir lieu entre le pied d'aube et le disque de rotor, tous deux en Ti6Al4V. Ces travaux visent à évaluer, en conditions sévères de glissement, le comportement de revêtements de référence (CoCrAlYSiBN et CuNiIn), déjà employés au niveau de ce contact, ainsi que du nouveau revêtement (MAO). Pour cela, un tribomètre spécifique a été conçu et adapté sur un banc balistique, permettant de mesurer les efforts de frottement pendant l'interaction et en déduire le coefficient de frottement moyen. L'évolution du volume usé et de la microstructure en fonction de la vitesse de glissement et de la pression de contact, a été analysée. Ceci a permis de proposer des scénarios de comportement tribologique pour les revêtements. Il a été possible de conclure de ces résultats que le revêtement MAO étudié n'est pas applicable au contact pied d'aube/disque de rotor en conditions sévères. Un modèle thermique intégrant l'abaissement du coefficient de frottement causé par le troisième corps a été développé mais nécessite encore quelques évolutions avant de pouvoir lier les conditions de glissement aux altérations microstructurales engendrées. La comparaison des propriétés thermiques aux résultats précédents a permis de proposer un mécanisme d'action, en fonction de ses propriétés, du revêtement sur les altérations thermiques et mécaniques de la pièce non-revêtue. Ces travaux de thèse ont étés réalisés dans le cadre du Projet MAO de l'IRT M2P et sont le fruit d'une collaboration entre l'IRT M2P, le LEM3, et Safran Aircraft EnginesAs part of the development of a new type of anodic coating for Ti6Al4V, its application to jet engine blades roots is studied. In the event of an impact of a foreign object on the blade, severe friction can occur between the blade root and the rotor disc, both in Ti6Al4V. This work aims to evaluate, under severe sliding conditions, the behaviour of reference coatings (CoCrAlYSiBN and CuNiIn), already applied to this contact, as well as the new coating (MAO). For this purpose, a specific tribometer was designed and adapted on a ballistic test bench, allowing to measure the friction forces during the interaction and to deduce the average friction coefficient. The wear volume and microstructure evolution was sliding speed and contact pressure, was analyzed. This led to propose tribological behaviour scenarios for coatings. From these results, it was possible to conclude that the studied MAO coating is not applicable to the blade foot/rotor disc contact under severe conditions. A thermal model incorporating the reduction of the friction coefficient caused by the third body was developed but still requires some evolutions before the sliding conditions can be linked to the microstructural alterations generated. The comparison of the thermal properties with the previous results has made it possible to propose a mechanism of action, according to its properties, of the coating on the thermal and mechanical alterations of the uncoated part. This thesis work was carried out as part of the MAO Project of IRT M2P and is the result of a collaboration between IRT M2P, LEM3, and Safran Aircraft Engines
27
Wang, Yingying. "Electrochemical behavior of cold sprayed coatings dedicated to corrosion protection applications : Role of microstructure." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0026.
Full textAbstract:
Le Cold spray est une technique de réalisation de dépôts épais par projection à haute vitesse de particules. Pour cette technologie, la température du gaz vecteur reste inférieure au point de fusion de poudres projetées. Dans ce cas, les mécanismes d’adhésion sont liés aux hautes déformations plastiques que subissent les particules lors de leur impact avec le substrat. Parmi la grande variété de poudres disponibles, trois compositions ont été retenues pour ce travail. Elles autorisent l’élaboration (i) d’alliage d’aluminium, (ii) d’acier inoxydable et (iii) de magnésium. L’ajout de particules de SiC (en fonction de leur quantité ou taille) aux poudres d’aluminium a également permis de modifier les propriétés mécaniques (telle que la dureté) des couches produites. En formant des couches denses et très peu poreuses, les revêtements cold spray présentent tous les atouts des revêtements anti-corrosion. Ce travail de thèse s’est attaché à comprendre les relations existantes entre les paramètres de projection de poudres (température et pression du gaz vecteur, concentration et tailles des particules de SiC) et la qualité du revêtement obtenu, de définir les interfaces substrat / revêtement en fonction de leur composition chimique et leurs influences sur les propriétés de protection vis-à-vis de la corrosion du substrat. D’un point de vu microstructural, les résultats obtenus montrent que l’augmentation de température du gaz améliore la densité des revêtements. En diminuant le nombre de défauts mais également en optimisant la qualité de l’interface substrat/revêtement, la résistance à la corrosion se trouve également améliorée. Sur la base des différences de potentiel entre le revêtement et le substrat, il est possible de classer la nature des couches selon (i) les revêtements sacrificiels et (ii) les revêtements cathodiques. Quel que soit leur nature, les revêtements obtenus par cold spray présentent tous de bonnes propriétés barrières. Toute fois le mode de dégradation des revêtements sacrificielles a pu être assimilé à de la corrosion intergranulaire en lien avec la morphologie du dépôt mais également la distribution et la taille de particule SiC (cas particulier du revêtement d’aluminium). Si les essais de corrosion longue durée ne permettent pas d’amorcer la corrosion du substrat après dissolution du revêtement (pour les couches sacrifielles), des essais de corrosion galvanique autorisent une discrimination rapide de l’efficacité de la couche barrière. Ces tests électrochimiques sont également l’occasion de discuter des effets de la rupture d’un revêtement sur les cinétiques de corrosion des matériaux qu’ils protègent. L’ensemble des caractérisations métallurgiques ainsi que les tests électrochimiques menés sur les différents assemblages substrat/revêtements indiquent que la technique de cold spray est une méthode de choix pour la protection des matériaux de structures vis-à-vis de la corrosionCold spray is a relatively new coating technology in which coatings are produced by powders projected at high velocity. A significant feature of cold spray is that bonding is generated through severe plastic deformation at temperatures well below melting point of feedstock powders. In the present study, kinds of metallic coatings were produced by cold spray, including aluminum alloy coating, pure magnesium coating, magnesium alloy coating, stainless steel coating and SiC reinforced composite coatings. According to the manner in which the coating protects its substrate against corrosion, these cold sprayed coatings can be divided into two types, i.e. sacrificial anodic coating and noble barrier coating. The objective of this thesis is to verify the feasibility of producing both sacrificial anodic coating and noble barrier coating with high corrosion performance by cold spray, and meanwhile demonstrate the usefulness of electrochemical measurements for the characterization of corrosion protection properties of cold sprayed coatings. Besides material system, process parameters which influence corrosion performance of cold sprayed coatings were studied. Two factors, i.e. process gas temperature and process gas pressure were chosen. Results showed that higher process gas temperature leads to denser aluminum coating. Likely, higher process gas pressure improves denseness and corrosion resistance of stainless steel 316L coating. SiC reinforced aluminum based composite coatings were deposited on aluminum, stainless steel and magnesium substrate. Compared with aluminum coating, the addition of hard ceramic particle affects microstructure of coatings, and improves corrosion resistance by increasing denseness. Ceramic particle fraction and size affect coating microstructure in different ways and also influence corrosion behavior. In view of corrosion process, results indicate that corrosion protection of cold sprayed coating could be divided into two steps. In the first step, substrate is completely shielded by dense coating, no corrosion reaction occurs on substrate. In the second step, two types of coatings show totally different behavior. In the case of sacrificial anodic coating, substrate is under cathodic protection in galvanic couple; hence no corrosion (or weakened corrosion) happens on substrate. In contrast, when the coating is noble than substrate, the protection effect would be immediately interrupted once corrosive electrolyte penetrates through coating to interface. The overall results indicate that cold spray is a highly reliable alternative for production of coatings in anti-corrosion applications. Electrochemical measurements are useful tools for quality evaluation of corrosion behavior of cold sprayed coatings
28
Sarrazin-Baudoux, Christine. "Etude du mixage ionique dans un système à grande limite de solubilité : cas du Cuivre-Nickel, caractérisation de l'adhérence de ces revêtements sur substrat acier." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2305.
Full textAbstract:
Elaboration de la technique de melange ionique associant l'evaporation de couches minces successives et l'implantation ionique. Etude du melange ionique des multicouches cu-ni. Mise en evidence de deux phenomenes principaux de diffusion en fonction de la temperature. Analyse des phases formees lors du melange ionique. Application de la technique de melange ionique comme procede de depot
29
Rolet, Jason. "Influence de la forme de l'onde de polarisation sur la microstructure et les propriétés de revêtements électrolytiques élaborés à base de chrome trivalent." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD010.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s’inscrit dans un projet de grande envergure piloté par l’IRT M2P, intitulé « Hard Chrome by Trivalent Chromium » qui regroupe 15 partenaires industriels et 2 partenaires académiques. L’objectif principal est de substituer les composés du chrome hexavalent par des électrolytes à base de chrome trivalent dans les procédés de chromage « dur », en réponse à l’application du règlement européen REACH en septembre 2017, même si des demandes d’autorisations temporaires sont en cours. Dans le cadre de cette thèse, des études électrochimiques ont été réalisées sur des bains commercial et synthétique. Celles-ci ont conduit au choix d’un matériau jouant le rôle d’anode, à une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu et de ce fait à une optimisation des conditions d’utilisation du bain commercial. D’autre part, une étude approfondie des courbes transitoires permet de mieux appréhender le comportement des électrolytes de chrome trivalent vis-à-vis des courants pulsés. Ainsi, un plan d’expérience sur les paramètres des pulses avec pour sortie de multiples caractérisations des dépôts de chrome montre que les courants pulsés influent sur plusieurs propriétés telles que : la teneur en carbone, la structure cristalline, la microdureté, la morphologie de surface et la microfissuration. Grâce au traitement des données issues du plan d’expériences, l’optimisation des paramètres de polarisation aboutit à l’élaboration de séquences de pulses optimisées. L’utilisation de celles-ci, employées seules ou en combinaison avec d’autres séquences de pulses issues également du plan d’expériences, aboutit à l’obtention de dépôts de chrome trivalent dont les propriétés sont modulables en fonction des paramètres procédés. Dans l’optique de la mise en place d’une nouvelle stratégie de choix des paramètres de l’impulsion anodique, un dispositif permettant la mesure du pH local en fonction des séquences et à proximité immédiate de la surface a été élaboré. Les premières tendances confirment les modes d’action des courants pulsés, et les choix qui ont été faits pour l’optimisationThis thesis work is part of an ambitious project handled by IRT M2P, named “Hard Chrome by Trivalent Chromium” which gathers 15 industrials partners but also 2 academic partners. The main objective is to substitute the hexavalent chromium compounds in hard chromium electroplating process before there ban by European instances (REACH, ECHA) in September 2017, excepted for those authorized. As part of this thesis, electrochemical studies were realized on commercial and synthetic baths. Thanks to this studies, a material has been chosen to act as an anode for the making of the trivalent chromium coatings ; furthermore, the utilization conditions of the commercial bath has been optimized. Moreover, another study based on transient curves allows a better comprehension of the behaviour of the trivalent chromium electrolytes regarding pulsed current. This work permitted the elaboration of pulse sequences in the form of an experimental design. The realization and characterization of trivalent chromium coatings as a part of the experimental design show that pulsed current have an effect on several properties of the coatings such as carbon content, crystalline structure, microhardness, surface morphologies an microcracking. Thanks to the analyses of the results from the experimental design, an optimization of pulsed current has been made to obtain optimized pulse sequences. The utilization of those pulse sequences, used alone or combine with some pulse sequences of the experimental design lead to the elaboration of trivalent chromium coatings which properties are adjustables depending on the set parameters of the process. To further optimize the properties of the coatings, the basis of an analysis tool based on local pH measurements are developed; this analysis tool must make it possible to select the most interesting pulse sequences for the realization of trivalent chromium coatings
30
Lapushkina, Elizaveta. "Anti-corrosion coatings fabricated by cold spray technique : Optimization of spray condition and relationship between microstructure and performance." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI054.
Full textAbstract:
Des revêtements anticorrosion de zinc et d'aluminium ont été développés respectivement par des techniques de pulvérisation à froid à haute pression et à basse pression. Pour les revêtements de zinc, la dépendance de la température de pulvérisation sur l'épaisseur a été analysée et la température critique de dépôt a été trouvée à 230°C. Des variations de pression de 2 MPa, 2,5 MPa et 3 MPa à température constante 290 °C ont montré la valeur d'épaisseur de couche plus élevée à 2 MPa. Il a été également confirmé que l'épaisseur du revêtement à tendance à diminuer avec la pression. Le taux d'alimentation en poudre ainsi que la distance de pulvérisation ont également été considérés comme des paramètres influençant l'épaisseur. Les conditions optimales de projection ont été trouvées pour 3 rps et 30 mm, respectivement. Enfin, la température et la pression du gaz ont été optimisées par le plan d’experience dit de Doehlert. Leurs influences sur la qualité du revêtement de zinc ont été discutées en termes de microstructure, de porosité, d'épaisseur et de résistance à la corrosion. Une porosité maximale de 4,2% a été atteinte avec la pression la plus élevée et avec une température modérée (260 ° C < T < 300 ° C). Ces conditions favorisait l'érosion du substrat et la faible déformation des particules lors de l'impact. Deux conditions optimales ont ainsi été trouvées: 320 ° C – 2,5 MPa et 260 ° C – 2,5 MPa. Des expériences électrochimiques macroscopiques et locales ont été ensuite réalisées. Une résistance à la corrosion plus élevée a été détectée pour la condition 320 ° C – 2,5 MPa. Les revêtements étaient alors suffisamment épais pour protéger le substrat et le mécanisme de corrosion était liée au comportement des couches d'hydroxyde et d'oxyde de Zn. Il est a noter que la rugosité du revêtement devra être pour réduire l'amorçage de la corrosion. Pour les revêtements d'aluminium, les paramètres de déposition optimaux ont été trouvés à 400 ° C / 0,65 MPa. Des particules de céramique ont été ajoutées pour densifier le revêtement permettant une réduction de porosité de 8% à 6,4%. Un traitement de surface par laser a été ensuite effectué. Dans ce travail, la puissance du laser s’est révelée insuffisante pour atteindre le point de fusion de l’aluminium, cependant, la dureté des revêtement a pu être modifée. Les résultats ont montré une augmentation de la microdureté des revêtements de 5% avec l'ajout de particules céramiques tandis qu’une réduction de dureté de 39% et 35% a été mesurée sur le revêtement en aluminium pur et composite respecitvement. La diminution de dureté lors le traitement au laser a été attribuée au recuit de surface, à la libération de contraintes internes et à une possible recristallisation locale. Enfin, les caractérisations électrochimiques ont montré une résistance à la corrosion plus élevée pour les revêtements composites céramiques que l'aluminium pur et les revêtements traités au laserAnticorrosion coatings of Zinc and Aluminium were developed by high pressure and low-pressure Cold Spray techniques, respectively. For Zinc coatings, the dependence of spraying temperature on thickness has been analyzed and the critical temperature of deposition was found at 230 oC. For lower temperatures, the coating was considerably thinner. Dependence of thickness on pressure variation 2 MPa, 2,5 MPa and 3 MPa at constant temperature 290 oC has shown the highest thickness value at 2 MPa. It was confirmed that the coating thickness tends to decrease with the pressure rise. The powder feeding rate as well as the spraying distance were also considered to influence the thickness. The optimal conditions were found for 3ps and 30 mm, respectively. Finally, the gas temperature and pressure were optimized by a Doehlert uniform shell design. Their influences on the zinc coating quality were discussed in terms of microstructure, porosity, thickness, and corrosion resistance. A maximum porosity of 4.2% was reached with the highest pressure and with a moderate temperature (260 °C < T < 300 °C). These conditions promoted erosion of the substrate and a lower accommodation of particles at the impact. Thicker coatings were obtained at higher temperatures because of better particle straining. Two optimal conditions were then identified: 320 °C–2.5 MPa and 260 °C–2.5 MPa. Macroscopic and local electrochemical experiments were performed. Higher corrosion resistance was detected for the condition 320 °C–2.5 MPa. Coatings were enough thick to protect the substrate and the corrosion mechanism was driven by the classical Zn hydroxide and oxide layers. Note that the coating roughness may be optimized later to reduce the corrosion initiation. For aluminum coatings deposited by a low-pressure cold spray method, the optimal spraying parameters according to deposition efficiency were found at 400 °C /0.65 MPa. Ceramic particles were added to densify the coating and allowed to reduce porosity from 8% to 6.4%. Instead of ceramic particle addition, laser surface treatment was performed after coating design. Laser power was not enough high to reach the surface melting, however, the coating microhardness was modified. Results showed a microhardness increase of coatings of 5% with the addition of hard particles whereas the microhardness decreased after the post-heat treatment (pure aluminum coating reduction of 39% and for composite coating 35%). The hardness reduction during the laser treatment was attributed to surface annealing and the release of internal stresses and possible recrystallization with the subsequent grain growth. Finally, the results of the electrochemical investigations showed higher corrosion resistance of ceramic composite coatings than both pure aluminum and laser-treated coatings
31
Anoun, Khalid. "Contribution à l'étude de la microstructure et des mécanismes d'endommagement en rayure de revêtements de nitrures de titane ε et δ élaborés par pulvérisation cathodique réactive sur substrats en acier Z 85 WDCV." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10097.
Full textAbstract:
Étude structurale par microscopie électronique en transmission de revêtements de TiNδ et Ti2Nε obtenus par pulvérisation cathodique en régime de cathode creuse sur l'acier Z 85 WDVC. Analyse de la morphologie et de l'orientation des cristallites constituant le revêtement au voisinage de l'interface en fonction des paramètres d'élaboration et en particulier de l'état de surface et de la température d'élaboration. Établissement d'une corrélation entre les résultats de cette étude et ceux d'un test d'adhérence des revêtements
32
Errotabehere, Xabier. "Nouveaux revêtements hybrides élaborés par voie sol-gel pour la protection de substrats ligno-cellulosiques : étude des microstructures et des propriétés mécaniques surface." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14525/document.
Full textAbstract:
Lors de leur durée de vie, les parquets en bois sont soumis à des agressions d’origine mécanique (rayure, frottement, usure). Des systèmes de vernis organiques (acryliques) et photoréticulables, appelées vitrificateurs, sont déposés en plusieurs couches et font intervenir une sous-couche appelée « basecoat » et une couche supérieure appelée « topcoat ». Cette dernière confère la résistance à la rayure nécessaire à l’ensemble du système. Des nouveaux revêtements hybrides organiques-inorganiques ont été élaborés par voie sol-gel et appliqués en couche de finition (topcoat) dans une configuration de vitrification de parquets. Ces revêtements sont préparés à partir de formulations liquides de monomères hybrides en solution hydroalcoolique soumises à une réaction de polymérisation inorganique (hydrolyse-condensation – procédé « sol-gel »), puis organique (photopolymérisation UV). Une étude structurale en phase liquide et en phase solide a permis de comprendre les mécanismes de polymérisation inorganique d’un sol de MAPTMS et de sols binaires MAPTMS/TEOS. Le phénomène d’auto-organisation du MAPTMS, connu lorsqu’il est utilisé comme seul précurseur, persiste en présence de TEOS. Des microstructures schématiques ont été proposées pour ces « vernis hybrides », leur organisation étant dépendante de la teneur en TEOS.Une étude mécanique locale, grâce à la technique de nanoindentation, a révélé l’effet renforçant du TEOS au sein des revêtements hybrides. Leur comportement à la rayure a été également étudié à deux échelles (« nano » et « micro ») et comparée à celui d’une référence industrielle organique réputée performante (dite « topcoat industriel »). A l’échelle « nano », les seuils d’endommagement (fissuration) des revêtements hybrides se sont avérés être équivalents voire supérieurs à ceux du topcoat industriel. A l’échelle « micro », un dispositif expérimental permettant d’enregistrer l’aire réelle de contact entre la pointe et le revêtement a montré que la transition élastique-plastique est retardée lorsqu’un revêtement hybride est utilisé comme topcoat. De plus, ces caractérisations mécaniques ont permis de proposer des éléments de corrélation entre la microstructure et les propriétés mécaniques (module élastique, dureté, comportement à la rayure) des revêtements hybrides MAPTMS/TEOS, qui prennent en compte l’organisation du réseau inorganique et pas seulement le taux de condensation de monomères inorganiquesDuring their life, the parquets are subjected to mechanical aggressions and ageing (scratch, friction, wear). UV-curable organic coatings (acrylic) are classically deposited in several layers involving a first layer called “basecoat” and an upper layer called “topcoat”. The latter provides the scratch resistance necessary to the whole system. The coatings were prepared from liquid organic-inorganic precursors that undergo a consequent inorganic polymerization followed by radical UV chain polymerization. In the present work, new organic-inorganic hybrid coatings were elaborated via a sol-gel route and applied as the topcoat in a parquet vitrifying configuration. A structural study in liquid and solid phases allowed the understanding of the inorganic polymerization mechanisms of neat MAPTMS sol and binary MAPTMS/TEOS sols. The self-organization phenomenon of MAPTMS (nano structures e.g. octamer cages) is well-known when it is used as neat precursor. It was also evidenced in the presence of TEOS. Microstructures were proposed for these “hybrid varnishes”, the type of nano structures being dependent on the TEOS content. A local mechanical study, using nanoindentation technique, revealed the reinforcing effect of TEOS within the hybrid coatings. Their scratch behavior was also studied on two scales (“nano” and “micro”) and compared with to that of an industrial reference. On the “nano” scale, the damage thresholds (cracking) of the hybrid coatings are equivalent or even higher to those of the industrial topcoat. On a “micro” scale, an experimental device allowing real time recording of the true contact area between the tip and the sample, showed that elastic-plastic transition is postponed when a hybrid coating is used as a topcoat. Moreover we attempted a correlation between the microstructure and the mechanical properties (elastic modulus, hardness, scratch behavior) of MAPTMS/TEOS hybrid coatings, taking into account the inorganic network organization
33
Apreutesei, Mihai. "Temperature impact on thermal evolution of advanced PVD ceramic and metallic glass thin films : Physico-chemical and microstructural analysis." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0009/document.
Full textAbstract:
Ces dernières années, les exigences de l'industrie dans le développement de nouveaux matériaux fonctionnels en mesure de résister aux conditions difficiles pendant l'opération d'usinage sont en constante augmentation. Les chercheurs doivent donc trouver de nouvelles solutions pour répondre aux besoins industriels de plus en plus sévères. L’utilisation de revêtement protecteur à la surface de l’outil de coupe est une solution très efficace. Des nouveaux matériaux architecturés sont étudiés pour leurs propriétés mécaniques, physiques et chimiques uniques assurant une résistance aux dégradations de surface dues à la corrosion, l'usure, le frottement; en particulier lorsque ces outils sont utilisés dans des environnements hostiles. Dans le cadre de cette thèse de doctorat, l'influence de la température sur la stabilité structurale de deux types de films minces déposés par PVD a été étudiée. Des films céramiques et de verre métallique ont été envisagés. Afin de préparer et optimiser ces films, le projet s’est axé sur l'étude de l'influence des conditions de dépôt sur les caractéristiques de croissance du film: composition chimique, structure, morphologie, puis sur les changements ultérieurs des principales propriétés des films minces, à savoir la résistance à l’oxydation et à la cristallisation lors de leur utilisation à hautes températures. Une démarche multi-échelle a été développée pour caractériser au mieux les couches. La première partie du travail est liée aux revêtements céramiques à base de CrN pour donner de nouvelles fonctionnalités et améliorer la surface des outils de coupe dans le but essentiel d'accroître leur durée de vie. La seconde partie du manuscrit est dédiée aux films minces de verres métalliques de Zr-Cu préparés par un procédé de co-pulvérisation magnétron PVD. Le but de cette partie consiste en l’étude de la relation entre la structure amorphe de ces films et leurs propriétés mécaniques. La conservation du caractère amorphe de ces films en température présente également un caractère essentiel. Les verres métalliques ont récemment attiré un fort intérêt car ils présentent des propriétés mécaniques intéressantes à température ambiante. Ils présentent, de ce fait, un grand potentiel pour des applications d'ingénierie en raison de leurs caractéristiques mécaniques et physico-chimiques uniques (haute limite élastique, résistance à la corrosion ...). Pour relier les propriétés mécaniques des couches à l’évolution de leurs microstructures, une partie importante de ce travail a porté sur l’observation de l’évolution de la couche au cours du chauffage au moyen de techniques de caractérisation in situ. Les films minces proposés au cours de ce travail peuvent être envisagées pour un large gamme d’application dans l’ingénierie de surface pour protéger les surfaces et améliorer la durée de vie des matériauxIn the recent years the industrial requirements to develop new functional materials able to overcome the severe conditions during machining operation are continuously increasing. Researchers then must find novel solutions to respond to their severe industrial requirements. To coat the tool surface with advanced coatings is the most efficient solution. New nanostructured materials may nowadays exhibit unique mechanical, physical and chemical properties ensuring notable degradation resistance where the surface protection of materials against corrosion, wear, friction or oxidation is a key issue, particularly when operating in hostile environments. Within the scope of this Ph.D. thesis the influence of the temperature on the structural stability of two different PVD ceramic and metallic glass thin films is proposed. The main goal consists in the development of two distinct classes of thin films, with a wide range of properties. In order to prepare these films, the project will be focused on the study on the influence of PVD deposition conditions in the particular film’s growth characteristics: chemical composition, structure, morphology and the subsequent changes in the main properties of the thin films, namely oxidation and crystallization resistance, especially. For that purpose we adopted the multiscale approach. The first part is related to the ceramic CrN-based coatings to give new functionalities and improve the tools’ surface with the primary aim to increase their lifetime. Secondly, new protective materials able to better protect the exposed surfaces against high temperature oxidation have been proposed, namely CrAlN and CrAlYN coatings as will be evidenced in this manuscript. The second part of the manuscript is dedicated to the innovative Zr-Cu thin films metallic glasses prepared by a PVD magnetron co-sputtering method with the objective to investigate the amorphization ability and their structural properties. Their excellent properties at room temperature have recently attracted attention as a new class of materials with great potential for engineering applications due to unique mechanical and physico-chemical characteristics (high elastic strain limit, corrosion resistance…). Finally, an important approach during the course of this thesis was the real time observation of the structure and surface modifications during heating by means of in situ methods. The thin films proposed during the course of the work could be straightforward used as surface engineering solutions to protect and extend the lifetime of the materials and components
34
Silva, Vasquez Katherine Lilian. "Étude par la technique d'indentation interfaciale de l'adhérence de revêtements à base Ni et WC-Co déposés par projection thermique." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10088/document.
Full textAbstract:
L'adhérence d'un revêtement sur son substrat est une propriété importante pour l'utilisation de matériaux revêtus. C'est pourquoi de nombreuses techniques ont été développées dans le but de déterminer cette propriété. Nous utilisons ici l'essai d'indentation interfaciale qui permet de bien représenter la rupture à l'interface. On utilise la charge minimum nécessaire pour créer une fissure à l'interface pour calculer la ténacité apparente qui représente l'adhérence du revêtement. Dans ce travail, nous étudions deux revêtements de NiCrSiFeBC et de WC-10Co-4Cr déposés par HVOF sur un substrat en acier SAE 1045. Les conditions de déposition ont permis d'obtenir différentes épaisseurs de revêtement et deux niveaux de rugosité à l'interface. Nous avons observé un mode de fissuration complexe autour de l'empreinte puisque un réseau de fissures secondaires est apparu dans le revêtement et le long de certaines particules du dépôt non fondues. Pour prendre en compte le mode global de fissuration, nous introduisons toutes les longueurs de fissures dans le calcul de la ténacité d'interface. Les résultats montrent que l'influence de la rugosité du substrat conduit à différents comportements mécaniques. En effet, c'est pour la rugosité la plus élevée que nous avons obtenu le meilleur accrochage du revêtement sur le substrat. D'un autre côté, l'épaisseur a apparemment une faible influence sur la ténacité, en tous cas pour les matériaux étudiés, ceci étant probablement lié au faible niveau de contraintes résiduelles au voisinage de l'empreinte interfaciale. En conclusion, l'essai d'indentation montre une nouvelle fois son aptitude à étudier l'adhérence d'un couple revêtement/substratAdhesion of a coating on its substrate is an important property for the use of coated materials. That is why many techniques were developed with the aim of determining this property. We use here the interfacial indentation test which makes it possible to adequately represent the rupture at the interface. One uses the load minimum necessary to create a crack at the interface to calculate the apparent toughness which represents the adhesion of the coating. ln this work, we study two coatings of NiCrSiFeBC and WC-10Co-4Cr deposited by HVOF on a steel substrate SAE 1045. The conditions of deposition are chosen to obtain various thicknesses of coating and two levels of roughness of the interface. We observed a complex mode of cracking around the indent since a network of secondary cracks appeared in the coating and along certain unmelted particles of the coating. To take into account the global mode of cracking, we introduce aIl the crack lengths into the calcuJation of the interfacial toughness. The results show that the influence of the roughness of the substrate led to various mechanical behaviors. Indeed, for the highest roughness, we obtained the best mechanical interlocking of the coating on the substrate. On another side, the thickness has apparently a weak influence on the toughness, in any case for the studied materials, this being probably related to the low level of residual stresses in the vicinity of the interfacial indent. ln conclusion, the indentation test shows once again its aptitude to study the adhesion of a coating/substrate couple
35
Auroy, Martin. "Impact de la carbonatation sur les propriétés de transport d'eau des matériaux cimentaires." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1058/document.
Full textAbstract:
Le futur site de stockage géologique des déchets MAVL français intègre, dans sa conception, des éléments de structure en béton armé (alvéole et conteneurs). Prédire leur durabilité à l'échelle de la phase d'exploitation (environ 100 ans) est décisif. En conditions de service, le système de ventilation assurerait un approvisionnement constant de CO2, soumettant le béton à des phénomènes de séchage et de carbonatation. L'effet de la température (dû à l'exothermie des déchets) et du séchage sur la carbonatation a été évalué par le passé. Les données acquises à ce jour se doivent cependant d'être complétées. Dans ce sens, la prise en compte des transferts hydriques simultanés à la carbonatation est indispensable. D'une part, car la carbonatation est une pathologie courante du béton armé qui mène, à terme, à une corrosion généralisée des armatures. D'autre part, car la durabilité des structures en béton armé est conditionnée par l'évolution de leur état hydrique tout au long de leur période de service. L'évaluation des propriétés de transport d'eau dans les matériaux carbonatés, en milieu insaturé, constitue un enjeu important pour l'Andra chargée de la gestion des déchets radioactifs.Des essais de carbonatation accélérée sont conduits sur quatre pâtes de ciment durci (CEM I, CEM III/A, CEM V/A et un mélange Bas-pH) à une teneur en CO2 de 3%. Les propriétés hydriques des matériaux carbonatés sont évaluées à partir d'une approche simplifiée nécessitant la connaissance de 3 paramètres physiques accessibles par l'expérience : (i) porosité, (ii) isotherme de désorption de la vapeur d'eau et (iii) perméabilité.Les résultats mettent en évidence des modifications minéralogiques et microstructurales majeures engendrées par la carbonatation : décomposition des hydrates et précipitation de carbonate de calcium (CaCO3) selon différents polymorphes. La décalcification forte des C S H et la polymérisation des chaines silicatées, menant à la formation d'un gel de silice enrichi en calcium, sont constatées. La conséquence directe est l'apparition d'un retrait de carbonatation, lui-même à l'origine d'un phénomène de microfissuration. D'autre part, une réduction du volume poreux et de la surface spécifique des matériaux sont observées. Les carbonates formés obturent les pores, réduisant ainsi la porosité totale. Dans ce sens, plus la teneur initiale en portlandite est élevée, plus la quantité de CaCO3 formée est importante et, par conséquent, plus la chute de porosité résultante est marquée. La structure d'un matériau carbonaté n'a alors plus rien à voir avec son état initial. Ces changements se traduisent par une baisse significative de la teneur en eau à l'équilibre et un changement de morphologie des isothermes, en lien direct avec les évolutions microstructurales. Une baisse de la perméabilité est obtenue dans le cas du ciment Portland (CEM I), en raison du large colmatage de la porosité. Par contre, elle augmente dans le cas des ciments avec ajouts (CEM III/A, CEM V/A et Bas-pH), fait directement imputé à l'effet de la microfissuration, qui prédomine devant la chute de porosité. Le cortège minéralogique initial (teneurs en portlandite et C-S-H) joue donc un rôle déterminant vis-à-vis du comportent des matériaux cimentaires face à la carbonatation. La représentativité de la carbonatation accélérée vis-à-vis de la carbonatation naturelle a, par ailleurs, été vérifiée. Le jeu de données récolté au cours de ces travaux peut être étendu et, appliqué avec confiance, en condition de carbonatation réelleThe French design of deep geological repository involves the use of cement-based materials (vault cell and containers). The durability assessment over the operational phase (supply 100 years) is decisive. In operating conditions, a ventilation system would maintain the CO2 partial pressure within the disposal, subjecting concrete to drying and carbonation. The temperature (due to the waste thermal output) and drying effects on carbonation have been studied in the past. The data acquired must however be complemented. In this sense, taking into account the water transfers simultaneously to carbonation is essential. On the one hand, because carbonation is a common pathology of reinforced concrete that leads to rebar corrosion. On the other hand, because the durability of reinforced concrete structures is dependent on their water content evolution all along their service life. The assessment of water transport properties in carbonated materials, under unsaturated conditions, is an important issue for Andra in charge of the management of radioactive waste in France.Accelerated carbonation test are performed on four hardened cement pastes (CEM I, CEM III/A, CEM V/A and a Low-pH mix) at 3% CO2 content. The water transport properties of carbonated materials are evaluated using a simplified approach, requiring the knowledge of 3 physical parameters, accessible through experimental way: (i) porosity, (ii) water vapour desorption isotherm and (iii) permeability.The results highlight mineralogical and microstructural changes induced by carbonation: hydrates decomposition and calcium carbonate precipitation (CaCO3) according to various polymorphs. The high decalcification of C-S-H and the polymerisation of silicates chains, leading to the formation of a calcium-enriched silica gel, are found. This results in carbonation shrinkage, responsible of microcracking. On the other hand, the reduction of porosity and specific surface area are observed. The formed carbonates fill the pores, reducing the total porosity. In this sense, the higher the initial portlandite content, the higher the amount of CaCO3 and, consequently, the more the porosity decrease. The structure of the carbonated materials is totally different from the initial state. These changes result into a significant reduction of the water content at the equilibrium and a modification of the isotherms morphology, directly related to the microstructure evolutions. The permeability is found to decrease in the case of Portland cement (CEM I), due to porosity clogging. By contrast, it was found to increase significantly for blended cements (CEM III/A, CEM V/A and Low-pH mix), this is directly attributed to the microcracking effect which is more significant compared to porosity clogging. The initial mineralogy (portlandite and C-S-H contents) therefore plays a determinant role regarding to the carbonation impact on the cementitious materials behaviour. Furthermore, the representativeness of accelerated carbonation compared to natural one was verified. The data set acquired during this work can be extended and, applied confidently under real carbonation conditions
36
Fenech, Justine. "Nouvelles compositions de revêtements de zircone subsituée (Y, La, Sm, Er) élaborés par la voie sol-gel : application aux barrières thermiques multicouches." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1359/.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse ont pour objectif de démontrer les potentialités qu'offre la voie sol-gel pour élaborer des revêtements à base de zircone pour des applications haute température de type barrière thermique. Ce procédé bas coût en phase liquide, associé au procédé de mise en forme par trempage-retrait, a été choisi car il possède l'avantage d'induire une structure à porosité isotrope contrairement aux deux procédés physiques utilisés dans l'industrie (projection plasma et EB-PVD) et de produire aisément des revêtements multicouches d'oxydes d'une grande pureté dont la stœchiométrie peut être contrôlée. Des revêtements de zircone yttriée (YSZ) mis en forme par dip-coating à partir de poudres de zircone dopée 9,7%mol. YO1,5 dispersées dans un sol de même nature puis traitées à 950°C, présentant la phase quadratique métastable t', homogènes, et parfaitement adhérents à des substrats métalliques base nickel de type NiCrAlY ou (Ni,Pt)Al, ont été obtenus. L'optimisation de ces revêtements est due à la réduction granulométrique des particules YSZ, à partir d'un nouveau mode de séchage du gel précurseur de zircone : le séchage supercritique. Les résultats obtenus montrent par ailleurs qu'il est possible d'ajuster la morphologie finale du revêtement en modifiant la température de calcination des poudres YSZ. En vue d'accroître l'isolation thermique des systèmes barrière thermique, tout en maintenant une bonne accommodation des contraintes thermomécaniques, des revêtements épais multicouches composés de poudres de zircone yttriée et de zircone dopée samarium ou erbium (couches surfaciques) élaborés par la voie sol-gel, ont également été élaborés. Enfin des essais préliminaires ont consisté à tester des barrières thermiques YSZ en oxydation cyclique ainsi qu'à l'exposition à de polluants silicateux (oxydes de type CMAS) afin d'évaluer les modes de dégradationThe main objective of this work is to prove the potentialities of the sol-gel process for the elaboration of zirconia based coatings for thermal barrier coating (TBC) applications. Combined with the dip-coating process, the sol-gel route presents the advantage to induce an isotropic porosity contrary to the physical Plasma Spray or EB-PVD physical processes used in the industry, but also multilayered coatings of oxides with a controlled stœchiometry. After the dip-coating process in a starting sol (9. 7mol% YO1. 5) loaded with a suspension of yttria stabilized zirconia (YSZ) powder of the same composition, and sintering at 950°C, homogenous YSZ coatings presenting the metastable tetragonal t' phase are obtained on nickel based superalloys substrates (NiCrAlY or (Ni,Pt)Al). The optimization of these coatings is mainly due to the decrease of the YSZ particle granulometry due to the supercritical drying of the zirconia gel. Results show that it is possible to adjust the final morphology of the coating by modifying the calcination temperatures of YSZ powders. In order to improve the thermal insulation of the TBCs, multilayered systems composed of erbia and samaria doped zirconia in the upper layer and a conventional YSZ coating with the required t' phase close to the interface to increase the thermomechanical properties, were elaborated. Finally, preliminary cyclic oxidation tests were performed on YSZ sol-gel coatings but also the degradation by molten CMAS oxides was studied in order to evaluate these two damaging modes
37
Close, Damien. "Alternative protective coatings for hot stamped automotive body parts." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0083/document.
Full textAbstract:
De nombreux revêtements sont actuellement disponibles pour les aciers emboutis à chaud et trempés pour le domaine de la construction automobile. Afin d’augmenter les performances des produits actuels en termes d’aptitude à la mise en forme à chaud, de résistance contre la corrosion et de compatibilité avec les procédés de fabrication ultérieurs, les constructeurs automobiles et les sidérurgistes ont développé de nombreux types de matériaux alternatifs. Peu de produits ont trouvé une place importante dans l’utilisation industrielle. L’objectif de ce travail est de procéder à une vue d’ensemble des performances des produits actuels, d’identifier de nouveaux concepts de revêtements et d’étudier leur compatibilité pour l’application de la mise en forme à chaud. Cette étude porte sur les revêtements d’alliages de Zn-Mn. De nombreux bains électrolytiques et paramètres électriques ont été étudiés afin de déterminer des conditions de déposition optimales pour obtenir des alliages Zn-Mn avec une forte teneur en Mn. Les propriétés cristallographiques, microstructurales et anticorrosives de couches obtenues sur des plaques d’acier de grandes dimensions ont été caractérisées avec de nombreuses techniques. La compatibilité des couches protectrices pour le traitement d’austénitisation a été évaluée après des traitements thermiques à différentes températures et durées de chauffe. Une attention particulière a été portée sur l’évolution de la composition et des phases d’interdiffusion formées, ainsi que sur l’apparition de mécanismes d’oxydation et d’évaporation à haute température. Enfin, l’aptitude à la mise en forme à chaud et notamment la susceptibilité à la fissuration par métaux liquides de ces nouveaux revêtements ont été évaluées par des essais d’emboutissageVarious coatings are currently available for press-hardened steels used for the automotive construction, mainly with the aim of providing good anticorrosive properties to the body components. In order to improve performance of the coated products in terms of hot formability, corrosion protection and suitability for subsequent manufacturing processes, steelmakers and car manufacturers investigated various alternative coating materials. Only a few solutions resulted in a serial production. The aim of this study is to proceed to a screening of the performance of current coating variants, to identify new concepts for alternative coating materials and assess their suitability for the hot stamping application. The present work is focused on the study of Zn-Mn alloy coatings. Various electroplating baths and electric parameters were studied in order to determine optimal deposition conditions for obtaining Zn-Mn alloys with high Mn contents. The deposits obtained on large-scale steel plates were characterized with regards to their crystallographic, microstructural and anticorrosive properties. The behavior of the coating materials during austenitizing treatment was studied after heat treatment to different temperatures and heating durations. A particular attention was given to the evolution of the composition, the interdiffusion phases formed as well as to the presence of oxidation and evaporation mechanisms at high temperature. At last, the forming properties of the alternative coating materials and their susceptibility for liquid metal embrittlement were assessed on the basis of direct hot stamping experiments
38
Grosso, Stéphane. "Revêtements architecturés de Ti, TiN et TiO élaborés par pulvérisation cathodique au défilé sur des fils en acier inoxydable : relation entre la composition chimique, la microstructure et les propriétés d'usage." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI083/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la fonctionnalisation de fils en acier inoxydable via des revêtements colorés base titane, élaborés par pulvérisation cathodique avec un magnétron cylindrique. Ce travail s’intéresse à la caractérisation chimique, morpho-structurale et à l’évaluation de la durabilité mécano-chimique des fils revêtus.Premièrement, la vitesse de dépôt et la composition chimique des films sont déterminées dans des conditions statiques. Les hétérogénéités du plasma dans la cathode sont démontrées et reliées aux paramètres tels que la puissance, la pression et la polarisation d’anodes auxiliaires.Les dépôts monocouches de Ti, TiN et TiOx sont ensuite élaborés en continu. La relation entre la couleur du TiN et sa composition chimique est établie. La couleur dorée est obtenue pour des films stœchiométriques contenant peu d’oxygène (< 5 %at.). Les microstructures sont caractérisées par MET-ASTAR et des cartographies d’orientation sont dressées à l’échelle nanométrique. Tandis que les dépôts de TiN sont colonnaires avec une texturation selon <111>, les grains des films de Ti sont plutôt équiaxes et orientés selon <0001>. Pour une température d’élaboration de 650 °C, les éléments du substrat diffusent dans les films et mènent à la formation de phases de Laves. Les dépôts de TiOx, élaborés en mode métallique, présentent des couleurs d’interférence et une composition proche du monoxyde. Les surfaces revêtues de TiN ont une résistance à la corrosion élevée semblable à l’acier inoxydable 316L, contrairement aux fils revêtus de Ti et TiOx. La ténacité et l’énergie d’adhérence des revêtements sont déterminées par traction in-situ sous MEB : Ti et TiN sont particulièrement adhérents au substrat contrairement à TiOx.Enfin, les dépôts sont architecturés avec l’ajout d’un dépôt de titane entre le substrat et le revêtement céramique. Ainsi, l’adhérence du film Ti-TiOx est largement augmentée par rapport au monocouche TiOx (5 à 200 J/m2). Enfin, les études microstructurales et électrochimiques montrent qu’un paramètre clef de la résistance à la corrosion est la présence de porosité ouverte dans les revêtementsThis thesis treats of the functionalization of stainless steel wires with colored Ti-based coatings, grown by PVD with a cylindrical magnetron, their chemical and morpho-structural characterization, and the evaluation of the chemico-mechanical durability of the coated wires.First, the deposition rate and the chemical composition of the films are determined under static conditions. Cathode plasma heterogeneities are demonstrated and related to parameters such as power, pressure and polarization of auxiliary anodes.Then, Ti, TiN and TiOx monolayer coatings are grown continuously. The relationship between the color of TiN and its chemical composition is established and golden color is obtained for stoichiometric films with low oxygen content (<5% at.). Microstructures are studied with TEM-ASTAR and orientation maps are obtained with a nanometric resolution. While TiN coatings are columnar with <111> texture, Ti grains are rather equiaxed and <0001> oriented. With a 650 ° C substrate temperature, substrate elements diffuse into the films which results in Laves phase formation. TiOx is grown in metallic mode, presents interference colors and a composition close to monoxide. TiN coated surfaces display high corrosion resistance similar to 316L stainless steel, unlike Ti and TiOx coated wires. The toughness and the adhesion energy of the coatings are determined by SEM in-situ tensile tests: Ti and TiN are particularly adherent to the substrate in contrast to TiOx.Finally, coatings are architectured with the addition of a titanium interlayer between the substrate and the ceramic coating. Thus, Ti-TiOx film adhesion is greatly superior compared to the TiOx monolayer (5 to 200 J/m2). Finally, microstructural and electrochemical studies show that a key parameter of corrosion resistance is the presence of open porosity in the coatings
39
Darbeïda, Abdelhamid. "Mise au point d'une démarche expérimentale de caractérisation de la tenue mécanique des dépôts durs protecteurs de chrome et d'acier inoxydable : mécanismes d'endommagement sous sollicitations avec contact en relation avec les caractéristiques microstructurales." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL006N.
Full textAbstract:
On présente une démarche expérimentale de caractérisation de la tenue mécanique des matériaux revêtus. Cette démarche est basée sur les tests de complexité croissante: 1 d'indentation Vickers sous forte charge normale, 2 de rayure monopasse à charge normale croissante et constante, 3 de frottement et d'usure par rayure multipasses à charge normale constante et par usure pion-disque. Appliquée à des revêtements d'acier inoxydable austénitique AISI 316L enrichi en azote et sur des revêtements de chrome (de 5 à 30 [micro]m d'épaisseur), la démarche a permis de dégager les principaux facteurs mécaniques et microstructuraux, intrinsèques et extrinsèques au dépôt, qui influent sur la fragilité et sur la résistance à l'usure du composite. On montre que la tenue mécanique est clairement une propriété du composite. La fragilité du dépôt est intimement liée aux propriétés mécaniques du substrat et de son état de surface initial avant la phase de dépôt. Le rodage et l'augmentation de la dureté du substrat améliorent la résistance à la fissuration du dépôt. La fragilité du dépôt et celle de son interface sont considérées comme les plus importants mécanismes d'endommagement du composite. Dans ce contexte, la charge critique de fissuration fragile, dans le dépôt ou à l'interface entre le dépôt et le substrat, est plus adéquate dans les tests micro mécaniques d'indentation et de rayure et dans les tests de frottement cyclique pour caractériser la fragilité du composite. La fragilité est d'autant plus importante que la densité de défauts et l'intensité des contraintes d'extension sont importantes. Enfin, on établit clairement l'insuffisance de la charge critique de décohésion, en effet, en rayure monopasse à charge croissante, la défaillance interfaciale des dépôts de chrome élaborés par pulvérisation cathodique, à Lc2 = 30N, n'a aucune incidence sur le comportement du dépôt en frottement et usure, sollicitations qui sont représentatives de la réalité d'application de tels revêtements. La dureté s'est avéré la seule variable qui définit l'usure du dépôt
40
Leger, Pierre-Emmanuel. "Rôle de la microstructure sur les mécanismes de corrosion marine d’un dépôt à base d’aluminium élaboré par projection dynamique par gaz froid (« cold spray »)." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM005.
Full textAbstract:
Le principe de la projection dynamique par gaz froid ou « cold spray » repose sur la projection de particules de poudres convoyées par un gaz à des vitesses supersoniques vers un substrat. La déformation des particules à l’impact avec ce dernier permet la construction d’un dépôt. Ce procédé permet de conserver la microstructure des particules de poudre et de produire des dépôts peu poreux. Cette dernière caractéristique est essentielle dans le cadre d’applications anticorrosion. L’ambition de la thèse est de comprendre le rôle de la microstructure sur les mécanismes de corrosion marine d’un dépôt à base d’aluminium élaboré par cold spray. Pour atteindre cet objectif sont projetées des poudres à base d’aluminium (aluminium pur, alliages d’aluminium et mélanges avec ajout d’alumine) sur un substrat en acier. Les microstructures des dépôts sont étudiées jusqu’à l’échelle nanométrique (MET). L’adhérence des dépôts est mesurée par l’essai de plot collé. A partir des microstructures sont proposés plusieurs mécanismes de formation de la porosité dans un dépôt cold spray à différentes échelles. Une étude numérique par éléments finis complète cette analyse microstructurale. Grâce aux mesures de la vitesse (DPV-2000) et de la température (caméra thermique) d’impact des particules, les paramètres de nouveaux modèles matériau sont optimisés pour simuler le comportement de l’aluminium et de l’alumine à l’impact. De plus, plusieurs essais de corrosion marine (immersion et brouillard salin) sont conduits. L’étude des microstructures corrodées permettent d’établir différents mécanismes de corrosion du dépôt cold spray. Un lien entre la porosité du dépôt et son comportement en corrosion est notamment montré. Enfin, une première approche du transfert de technologie du procédé à l’échelle industrielle est décriteCold spray process is based on spraying particles carried by a gas at a supersonic speed onto a substrate. Particle deformation during impact with the substrate creates a coating. This spraying process can retain particle microstructure and produce very dense coating. This property is crucial for anticorrosion applications. The aim of this work is to understand the effect of cold spray aluminum coating microstructure on marine corrosion mechanisms. To achieve this goal, several aluminum powders (including pure aluminum, aluminum alloys and mixtures with alumina) are sprayed onto a steel substrate. Coating microstructure is studied down to a nanoscale (TEM). The coating-substrate bond strength is determined using pull-off testing. From a thorough microstructure study, various mechanisms are proposed to explain multiscale porosity formation in coatings. A numerical study using finite elements modeling complements this microstructure analysis. From particle speed (DPV-2000) and temperature (thermal camera) measurements during impact, new material models are optimized to model aluminum and alumina behavior at particle impact. Moreover, corrosion tests are conducted (including immersion and salt spray tests). The study of corroded coating microstructures is used to identify corrosion mechanisms which occur in the coating. A relationship between coating porosity and its corrosion behavior is particularly brought into light. Finally, a first approach to a technological transfer of this process to an industrial application is proposed
41
Portebois, Léo. "Développement de matériaux réfractaires pour applications turbines aéronautiques : étude des effets microstructuraux sur le comportement en oxydation des alliages composites Nbss-Nb5Si3 et optimisation des solutions de protection associées." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0153/document.
Full textAbstract:
Afin d’accroitre le rendement des turbomachines les motoristes aéronautiques visent à développer de nouveaux matériaux réfractaires permettant d’augmenter les températures de service des parties les plus chaudes. Les travaux présentés dans ce mémoire s’inscrivent dans ce contexte et ont pour cadre le projet européen FP7-HYSOP dans lequel les alliages Nbss-Nb5Si3 sont à l’étude. Alors que d’un point de vue mécanique leurs propriétés sont compatibles avec leur industrialisation, leur résistance à l’oxydation dès les températures intermédiaires (800°C) constitue l’obstacle majeur à leur application. Deux voies sont suivies dans ce travail pour améliorer ce comportement. La première vise à évaluer l’effet d’un affinement de microstructure en synthétisant l’alliage Nbss-Nb5Si3 soit par la voie fusion, soit par métallurgie des poudres. Il a été montré que les microstructures les plus fines permettent de diminuer les cinétiques d’oxydations à 1100°C, et de s’affranchir des phénomènes d’oxydation catastrophique dont souffrent les alliages à microstructure grossière à 815°C. Des modèles diffusionnels gouvernant l’oxydation de ces matériaux ont pu être proposés. La seconde partie se focalise sur le développement de revêtements à base de siliciures, par la technique de cémentation activée en caisse, dont le caractère protecteur est assuré principalement par la formation d’une couche de silice (SiO2). Une série de tests d’oxydation/corrosion, représentative des conditions extrêmes régnant en sortie de chambre de combustion (isotherme ou cyclique, sous air, air + H2O, mélange silicaté CMAS), a permis d’évaluer et de hiérarchiser les performances des différents systèmes revêtusProgress in the field of gas-Turbine engines for aircrafts is controlled by the availability of new structural materials able to withstand higher temperatures than nickel based superalloys. The present PhD work was conducted in this context, within the framework of the European FP7-HYSOP project, in which Nbss-Nb5Si3 alloys are studied. From a mechanical point of view, the physicochemical properties (room temperature fracture toughness and creep rate) are compatible with the targeted temperature (1300°C). However, starting from the intermediate temperatures (800°C), the oxidation resistance of those alloys is the major obstacle to their use. In this work, two ways are investigated to improve this behavior: The first one aims at studying the effect of a refinement of microstructure synthesizing the Nbss-Nb5Si3 alloy both by fusion method and powder metallurgy route. It was shown that refining the microstructure led to decrease the oxidation kinetics at 1100°C and suppressed the catastrophic breakaway oxidation (pesting) typical of the Nb-Si alloys with coarse microstructure at 815°C. Furthermore, diffusion models were proposed to describe oxidation kinetics both at 815°C and 1100°C. The second part of this study is devoted to the development of silica forming protective coatings. Diffusion silicide coatings were manufactured by the halide activated pack-Cementation method. The various conditions of oxidation/corrosion tests (isothermal or cyclic, in air, air containing water vapor, CMAS silicate melt) allowed assessing and ranking the performance of coated systems
42
Santana, Méndez Yucelys Yessenia. "Étude des propriétés mécaniques et tribologiques de matériaux revêtus à base de carbure de tungstène." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10086/document.
Full textAbstract:
Ce travail cherche à étudier la microstructure, les propriétés mécaniques et tribologiques de deux types de WC-Co déposés sur un acier SAE 1045. Les caractérisations microstructurale et mécanique ont été menées pour relier la morphologie, la rugosité, la dureté, la ténacité à la rupture et les contraintes résiduelles aux performances tribologiques. Des essais d'indentation conventionnelle et instrumentée sont réalisés pour déterminer la dureté et le module d'élasticité. La diffraction X a été utilisée pour déterminer les contraintes résiduelles en surface et la technique du trou incrémentaI pour leur répartition dans l'épaisseur. Les résultats indiquent des contraintes résiduelles plutôt de compression à la surface et la technique du trou révèle que la répartition des contraintes n'est pas uniforme dans l'épaisseur. Le revêtement WC-10Co-4Cr a des contraintes résiduelles de compression alors que, dans le revêtement WC-12Co, elles sont de traction. Des essais d'érosion à sec ont été menés selon la norme ASTM G-76 et avec des angles d'attaque de 30 et 90°. Nous avons trouvé que le taux d'érosion est plus élevé lorsque l'angle d'impact est de 90°. Une combinaison des types d'usure, fragile et ductile, a été observée. Les résultats indiquent que pour le matériau massif de WC-Co, plus le libre parcours moyen d'agglomérat est faible plus le taux d'usure est faible. De plus, il a été déterminé que le revêtement WC-10Co-4Cr présente une résistance à l'usure élevée due à la faible quantité de phase fragile présente W2C et des valeurs de contraintes résiduelles de compression élevées comparativement au revêtement WC-12CoThe present investigation is conducted to determine the microstructural, mechanical and tribological features of two different WC-Co systems deposited onto SAE 1045 steel. Microstructural and mechanical characterization was carried out in order to relate their morphology, roughness, hardness, fracture toughness and residual stresses to their tribological performance. Both conventional and instrumented indentation tests were also carried to measure hardness and elastic modulus. X-ray diffraction techniques were used to determine the surface residual stresses and the incremental hole drilling technique for their repartition through the thickness. The results indicate that both the bulk samples and the coatings exhibit compressive residual stresses on the surface and the hole-drilling technique indicates that the profile is not uniform. The WC-10Co-4Cr coatings displays compressive residual stresses, whereas the WC-12Co coating presents tensile residual stresses. Dry erosion tests according to the ASTM G-76 standard were carried out at 30° and 90° angle of impingement. The erosion rate for both coated systems was higher when the erosion test was carried out at an angle of 90°, and a combination between brittle and ductile wear type mechanisms was observed. The results also indicate that the bulk WC-Co materials with lower the mean free path of binder exhibited the lower mean rate erosion wear. Also, it was determined that the WC-10Co-4Cr coating presented a highest erosive wear resistance as consequence of both a smaller W2C brittle phase content and a higher through-thickness residual compressive stresses values, when compared to the WC-12Co coating
43
Calamba, Katherine. "Phase stability and defect structures in (Ti1-x,Alx)Ny hard coatings." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0322.
Full textAbstract:
Cette étude met en évidence le rôle des lacunes d’azote et des défauts structuraux dans l’ingénierie de revêtements durs à stabilité de phase améliorée et dont les propriétés mécaniques sont compatibles avec des applications à haute température. Le nitrure de titane et d’aluminium (Ti,Al)N sous forme de revêtements est un matériau de choix pour la protection des outils de coupe pour métaux en raison de sa résistance supérieure à l’oxydation et à l’usure à haute température. La décomposition spinodale à haute température de la phase métastable cubique (Ti,Al)N en domaines cohérents de taille nanométrique de c-TiN et de c-AlN donne une dureté importante aux températures élevées. Un apport thermique encore plus élevé conduit à la transformation de c-AlN en w-AlN, ce qui nuit aux propriétés mécaniques du revêtement. Un moyen de retarder cette transformation est d'introduire des lacunes d'azote. Dans cette thèse, je montre que la combinaison d’une réduction de la teneur globale en azote du revêtement c-(Ti,Al)Ny(y <1) avec une faible tension de polarisation du substrat lors du dépôt par arc cathodique induit un retard encore plus prononcé de la transformation de la phase c-AlN en w-AlN. Dans de telles conditions, le durcissement par vieillissement est conservé jusqu'à 1100 ° C, ce qui correspond à la température la plus élevée signalée pour les films de (Ti,Al)N. Au cours des opérations de coupe, le mécanisme d'usure des films c-(Ti0.52Al0.48)Ny déposés par arc cathodique avec des teneurs en N de y = 0.92, 0.87 et 0.75 est influencé par l'interaction des lacunes d'azote, de la microstructure et des réactions chimiques avec le matériau de la pièce. Le revêtement y = 0.75 contient le plus grand nombre de macroparticules et présente, après usinage, une microstructure non homogène qui en abaisse la résistance à l'usure sur les flancs et les cratères. Le durcissement par vieillissement de l'échantillon y = 0.92 entraîne une résistance supérieure à l'usure sur le flanc, tandis que la structure dense de l'échantillon y = 0.87 empêche l'usure chimique qui se traduit par une excellente résistance à l'usure sur les cratères. Des films hétéroépitaxiés c-(Ti1-x, Alx)Ny (y = 0.92, 0.79 et 0.67) ont été déposés sur des substrats de MgO(001) et (111) en utilisant une technique de pulvérisation magnétron pour examiner en détail les défauts structuraux pendant la décomposition spinodale. À 900 °C, les films se décomposent pour former des domaines cohérents riches en c-AlN et c-TiN de forme allongée le long de la direction <001>. Les cartographies de déformation montrent que la plupart des contraintes se trouvent près de l'interface des domaines ségrégés et à l'intérieur des domaines c-TiN. Les dislocations s'agrègent favorablement dans c-TiN plutôt que dans c-AlN car ce dernier a une directionnalité plus forte des liaisons chimiques covalentes. À température élevée, la taille de domaine des films de c- (Ti, Al)Ny orientés (001) et (111) augmente avec la teneur en azote. Cela indique qu'il y a un retard dans le grossissement dû à la présence de plus de lacunes d’azote dans le film. [...]This study highlights the role of nitrogen vacancies and defect structures in engineering hard coatings with enhanced phase stability and mechanical properties for high temperature applications. Titanium aluminum nitride (Ti,Al)N based materials in the form of thin coatings has remained as an outstanding choice for protection of metal cutting tools due to its superior oxidation resistance and high-temperature wear resistance. High-temperature spinodal decomposition of metastable (Ti,Al)N into coherent c-TiN and c-AlN nm-sized domains results in high hardness at elevated temperatures. Even higher thermal input leads to transformation of c-AlN to w-AlN, which is detrimental to the mechanical properties of the coating. One mean to delay this transformation is to introduce nitrogen vacancies. In this thesis, I show that by combining a reduction of the overall N-content of the c-(Ti,Al)Ny (y < 1) coating with a low substrate bias voltage during cathodic arc deposition an even more pronounced delay of the c-AlN to w-AlN phase transformation is achieved. Under such condition, age hardening is retained until 1100 °C, which is the highest temperature reported for (Ti,Al)N films. During cutting operations, the wear mechanism of the cathodic-arc-deposited c-(Ti0.52Al0.48)Ny with N-contents of y = 0.92, 0.87, and 0.75 films are influenced by the interplay of nitrogen vacancies, microstructure, and chemical reactions with the workpiece material. The y = 0.75 coating contains the highest number of macroparticles and has an inhomogeneous microstructure after machining, which lower its flank and crater wear resistance. Age hardening of the y = 0.92 sample causes its superior flank wear resistance while the dense structure of the y = 0.87 sample prevents chemical wear that results in excellent crater wear resistance. Heteroepitaxial c-(Ti1-x,Alx)Ny (y = 0.92, 0.79, and0.67) films were grown on MgO(001) and (111) substrates using magnetron putter deposition to examine the details of their defect structures during spinodal decomposition. At 900 °C, the films decompose to form coherent c-AlN- and c-TiN- rich domains with elongated shape along the elastically soft <001> direction. Deformation maps show that most strains occur near the interface of the segregated domains and inside the c-TiN domains. Dislocations favorably aggregate in c-TiN rather than c-AlN because the later has stronger directionality of covalent chemical bonds. At elevated temperature, the domain size of (001) and (111)- oriented c-(Ti,Al)Ny films increases with the nitrogen content. This indicates that there is a delay in coarsening due to the presence of more N vacancies in the film. The structural and functional properties (Ti1-x,Alx)Ny are also influenced by its Al content (x). TiN and (Ti1-x,Alx)Ny (y = 1, x = 0.63 and x = 0.77) thin films were grown on MgO(111) substrates using magnetron sputtering technique. Both TiN and Ti0.27Al0.63N films are single crystals with cubic structure. (Ti0.23,Al0.77)N film has epitaxial cubic structure only in the first few atomic layers then it transitions to an epitaxial wurtzite layer, with an orientation relationship of c-(Ti0.23,Al0.77)N(111)[1-10]ǀǀw-(Ti0.23,Al0.77)N(0001)[11-20]. The w-(Ti0.23,Al0.77)N shows phase separation of coherent nm-sized domains with varying chemical composition during growth. After annealing at high temperature, the domains in w-(Ti0.23,Al0.77)N have coarsened. The domains in w-(Ti0.23,Al0.77)N are smaller compared to the domains in c-(Ti0.27,Al0.63)N film that has undergone spinodal decomposition. The results that emerged from this thesis are of great importance in the cutting tool industry and also in the microelectronics industry, because the layers examined have properties that are well suited for diffusion barriers
44
Gonzalez, Hermosilla Wilfrido Arturo. "Estudio del comportamiento en fatiga de un acero SAE 1045 recubierto con WC-10%Co-4%Cr depositado mediante proyección termica de alta velocidad." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10121/document.
Full textAbstract:
Le présent travail a été mené dans le but d’étudier l’influence de la préparation de surface de l’acier SAE 1045 revêtu de l’alliage WC-10%Co- 4%Cr par projection thermique HVOF sur le comportement en fatigue. Avant la projection thermique HVOF, le substrat a été préparé avec trios conditions différentes de rugosité dans le but de fournir différentes propriétés d’adhérence du revêtement sur son substrat. L’analyse microstructurale des systèmes revêtus a été faite par microscopie électronique à balayage. La rugosité du substrat a été évaluée par profilométrie optique et l’adhérence du revêtement sur le substrat par l’essai d’indentation interfaciale. Les modules d’élasticité du substrat et du revêtement ont été déterminés par ultrasons. Le comportement en fatigue du système revêtu a été étudié en flexion rotation (R = -1) en utilisant une contrainte maximum alternée dans le domaine 358-420 MPa. Une simulation numérique utilisant un code de simulation commerciale a été appliquée pour décrire la comportement en fatigue des systèmes revêtus. Cette étude a permis une meilleure compréhension du comportement en fatigue du système revêtu par projection thermique HVOF et la corrélation d’un tel comportement avec les paramètres importants comme la rugosité du substrat, les caractéristiques microstructurales du revêtement et son adhérence au substratThe present research work has been carried out in order to study the influence of the surface preparation of a SAE 1045 steel substrate on its fatigue behavior after coating with WC-10%Co-4%Cr deposited by HVOF thermal spraying. Prior to HVOF deposition, the substrate was prepared in three different surface roughness conditions, in order to provide mechanical bonding to the coating. The microstructural analysis of the coated systems was carried out employing SEM techniques. The substrate surface roughness was evaluated by means of optical perfilometry and the adherence of the coating to the substrate was studied employing interface indentation techniques. The elastic modulus of both substrate and coating was determined by means of ultrasound techniques. The fatigue behavior of the substrate-coating system was investigated under rotating bending conditions (R = - 1), employing maximum alternating stresses in the range of 358-420 MPa. A numerical simulation, employing a FEM commercial code, was carried out in order to describe the fatigue behavior of the coated systems. This investigation has allowed a better understanding of the fatigue behavior of the coated systems obtained by HVOF thermal spraying and the correlation of such a behavior with important parameters such substrate roughness, coating microstructural characteristics and its adherence to the substrate
45
Arnal, Simon. "Influence de la microstructure sur la tenue à la corrosion des barrières environnementales (EBC) et évaluation de nouvelles EBCs." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0793.
Full textAbstract:
Les composites à matrices céramique (CMC) en raison de leur stabilité à haute température et de leurs propriétés mécaniques sont des matériaux de choix pour remplacer les superalliages à base de nickel au niveau des pièces de turbines. Cependant, les CMC qui sont constitués de carbure de silicium sont sensibles aux espèces oxydantes et corrosives telles que l’eau et l’oxygène à haute température. Le CMC sous cet environnement sévère peut être dégradé chimiquement, s’accompagnant d’un affaiblissement de ses propriétés mécaniques. Pour protéger et augmenter la durée de vie du CMC, un revêtement protecteur (EBC) est déposé généralement par projection thermique. Les céramiques sélectionnées sont des silicates de terres rares. Elles doivent faire face à trois phénomènes majeures :(i) la diffusion des espèces ioniques au sein de la structure cristalline (ii) la réaction de l’eau avec le silicate en surface qui forme des espèces hydroxydes volatiles provoquant la récession du matériau et (iii) la dissolution par les sables présents dans l’atmosphère : les CMAS. Tout l’enjeu de ce travail est dans un premier temps de mettre en place une méthodologie fiable pour caractériser de manière précise et complète l’influence de la microstructure sur les propriétés du matériau. Une deuxième partie sur l’optimisation des performances du matériau a été mise en place en jouant sur l’architecture du revêtement et sa compositionCeramic matrix composites due to their high temperature stability and mechanical properties are materials of choice to replace nickel superalloys in turbine. However, CMC are made of silicon carbide which is sensitive to oxidizing and corrosive species such as water and oxygen at high temperature.CMC under this severe environment is chemically degraded and may see its mechanical properties reduced. It seems necessary to cover this CMC by a protective coating : environmental barriers (EBC).These EBCs made of rare earth silicates have to face three most phenomena: (i) diffusion of ionic species in the crystal structures of EBC (ii) the surface volatilization of the silicate induced by reactions with moisture (iii) dissolution by melted sands: CMAS. The aim of this work is to implement amethodology to characterize the influence of the microstructure on the properties of the material. A second part deal with the optimization of the performance of the materials by modifying the architecture of the coating and its composition
46
Boiteau-Auvray, Sophie. "Quels sont les enjeux d'une barrière de diffusion de carbure de titane entre le tungstène et le carbure de silicium, sur l'élaboration par dépôt chimique en phase vapeur, et sur les propriétés mécaniques du renfort filamentaire de SiC ?" Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133104.
Full textAbstract:
Les filaments de SiC sont obtenus par depot chimique en phase vapeur sur un substrat de W chauffe par effet Joule. Ces filaments peuvent etre utilises comme renforts dans des matrices d' alliage de titane. L' interposition d' une phase synthetique de TiC entre un substrat filamentaire de W et le depot de SiC a permis d' obtenir une stabilite thermochimique accrue du couple de diffusion. Les mecanismes conduisant a la protection chimique ont ete identifies. Une simulation numerique du depot de TiC, prenant en compte une evaluation de la convection des gaz, du transfert thermique, et de la diffusion des precurseurs gazeux, a permis une meilleure comprehension du mecanisme de formation du carbure de titane. L' influence des differents parametres operatoires sur la germination, la microstructure et la composition des depots a ete analysee, dans le but de controler la texture et la composition des materiaux. Le comportement mecanique des differents constituants a ete evalue afin de comprendre le mecanisme de rupture du filament dans son ensemble.
47
Duda, Carine. "Compréhension et amélioration des conditions de couplage par enduction à grande vitesse entre filaments SiCcvd et alliage base titane." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012140.
Full textAbstract:
La mise ne oeuvre par voie liquide de matériaux composites à matrice d'alliage de titane renforcés par des filaments de carbure de silicium conduit, malgré la rapidité du procédé utilisé pour enduire les filaments par l'alliage liquide, à d'importantes interactions physico-chimiques au niveau des interfaces formées.Ces interactions entre le revêtement de carbone des filaments et le titane liquide contrôlent en particulier la cinétique de mouillage du filament et les transferts de carbone du filament vers la matrice.
Des modèles, confirmés par des observations et analyses microscopiques, ont permis de comprendre les mécanismes mis en jeu au cours du procédé d'élaboration et en particulier de la solidifications.
Il est apparu que le dépôt par voie chimique réactive de carbure de titane sur le revêtement de carbone du filament de carbure de silicium était un moyen efficace pour favoriser le mouillage du filament par l'alliage de titane liquide et pour contrôler non seulement les transferts de carbone mais aussi les conditions d'obtention de composites filamentaires correspondant aux spécifications attendues.
48
La, Barbera Sosa Jose Gregorio. "Comportement en fatigue d'un acier SAE 1045 revêtu de colmonoy 88 déposé par HVOF : effet de la distance de projection." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10085/document.
Full textAbstract:
L'influence de la distance de projection sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'alliage Colmonoy déposé par HVOF sur un acier SAE 1045 a été étudiée de manière systématique. La distance de projection varie entre 380 et 470 mm et les revêtements sont étudiés sur la surface et dans une section droite. L'analyse microstructurale est réalisée par MEB et par analyse d'images. Les différentes phases présentes dans le revêtement sont identifiées par diffraction des rayons X. Les contraintes résiduelles de surface sont déterminées par diffraction X en utilisant la méthode des sin[psi], l'analyse étant menée sur la famille de plans {311} de la phase du Nickel à environ 2[théta] ~ 93.2°. Les propriétés mécaniques des revêtements et des systèmes substrat/revêtement sont évaluées au moyen d'essais statiques et dynamiques. La dureté et le module d'élasticité des revêtements sont déterminés par nano-indentation utilisant un indenteur Berkovich et la méthode proposée par Oliver et Pharr. Les limites élastiques des revêtements sont aussi estimées à partir des courbes de chargement suivant la méthodologie de Zeng et Chiu en utilisant un indenteur bille et les équations de Hertz. Les propriétés mécaniques des systèmes substrat/revêtement sont déterminées par des essais de traction et de fatigue-corrosion sur des éprouvettes cylindriques. Les essais de fatigue corrosion ont été réalisés en flexion-rotation à une fréquence de 50 Hz dans une gamme de contraintes appliquées alternées entre 250 et 420 MPa, ceci dans une solution de NaCI à 3%. Les essais de fatigue-corrosion ont été conduits en utilisant des éprouvettes revêtues de chrome durThe influence of the spraying distance on the microstructure and mechanical properties of a Colmonoy 88 alloy deposited by means of HVOF thermal spraying onto a SAE 1045 steel substrate has been investigated in a systematic manner. The spraying distance varied between 380-470 mm and the deposits were evaluated both on their surface and cross section. The microstructural study was conducted by means of SEM and image analysis techniques. The different phases present in the deposits were identified by means of XRD. The surface residual stresses of the coatings were also determined employing the sin2[psi] method, the analysis being conducted on the (311) plane ofthe Ni phase, at 2[theta] ~ 93.2°. The mechanical properties of the coatings and substrate-coating systems were evaluated by means of static and dynamic mechanical tests of a different nature. Hardness and elastic modulus of the coatings were determined by means of instrumented indentation employing a Berkovich indenter and the methodology earlier proposed by Oliver and Pharr. The yield strength of the coatings was also estimated from the above curves following the methodology suggested by Zeng and Chiu, as well as from spherical indentation tests and the Hertz equations commonly used in contact mechanics. The mechanical properties of the substrate-coating system were evaluated by means of tensile and corrosion-fatigue tests employing cylindrical samples. Corrosion-fatigue tests were carried out under rotating-bending conditions at a frequency of 50 Hz, in the range of altemating stresses of 250-420 MPa, employing a of 3 wt% NaCI solution. Corrosion-fatigue tests were conducted employing steel samples coated with hard Cr
49
Lee, Jiwon. "Novel fabrication of Alloy 625 and MCrAlY bond coat by laser powder bed fusion and microstructure control A novel approach to the production of NiCrAlY bond coat onto IN625 superalloy by selective laser melting Influence of heat treatments on microstructure evolution and mechanical properties of Inconel 625 processed by laser powder bed fusion A new observation of strain-induced grain boundary serration and its underlying mechanism in a Ni–20Cr binary model alloy Heat treatments design for superior high-temperature tensile properties of Alloy 625 produced by selective laser melting High temperature oxidation of NiCrAlY coated Alloy 625 manufactured by selective laser melting." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2020. http://www.theses.fr/2020EMAC0008.
Full textAbstract:
Dans cette étude, l'alliage 625 a été élaboré par l'une des méthodes de fabrication additive (AM) les plus couramment utilisées, la fusion laser sélective sur lit de poudre (L-PBF), et ses propriétés mécaniques ont été évaluées à différentes températures. L'alliage 625 fabriqué par L-PBF a montré une résistance élevée et un allongement à la rupture médiocre. Ainsi, des traitements thermiques ont été appliqués pour améliorer ses performances. Un traitement thermique de mise en solution à une température supérieure à 1000 °C a été appliquée à l'alliage L-PBF 625, ce qui a entraîné une recristallisation en raison de l’énergie stockée par le matériau attribuée à la forte densité de dislocations présentes dans l’alliage. Cette microstructure modifiée a montré une résistance satisfaisante lors des essais de traction à température ambiante (résistance plus élevée que l'alliage corroyé 625 et allongement supérieur à l'alliage L-PBF brut de fabrication). À l'étape suivante, l'alliage L-PBF 625 recristallisé a été soumis à un traitement thermique de Grain Boundary Serration (GBS, dentelure des joints de grains) pour améliorer ses propriétés mécaniques à haute température. Comme il s'agissait de la première tentative pour générer la GBS d'un alliage à haute teneur en Nb, il était d'abord important de comprendre le mécanisme GBS. Pour induire le GBS, il est nécessaire que les larges atomes de soluté se déplacent près des joints de grains (GB). Par conséquent, le traitement thermique GBS a été modifié pour être appliqué à l'alliage L-PBF 625. Le traitement thermique de GBS spécialement conçu a réussi à induire pour la première fois les motifs en zigzag des GB dentelés. Cet alliage GB-L-PBF dentelé 625 a montré des propriétés mécaniques améliorées à haute température en termes de ductilité accrue et d'élimination de l'effet de vieillissement dynamique (DSA). Pour améliorer davantage les propriétés à haute température de l'alliage L-PBF 625, un revêtement de liaison NiCrAlY a été nouvellement appliqué au substrat en alliage 625 par la même méthode (L-PBF) pour améliorer l'efficacité du processus de production et augmenter la résistance à l'oxydation/corrosion à haute température. Bien que leurs différentes propriétés thermiques aient conduit à de nombreux essais et erreurs dans la fabrication du matériau, les paramètres optimaux ont été définis et vérifiés pour évaluer le potentiel de commercialisation du procédé. La caractéristique de refusion du L-PBF a induit une bonne liaison entre le substrat et le revêtement, ce qui indique une bonne stabilité. Le comportement à l'oxydation de l'alliage 625 revêtu de NiCrAlY a été caractérisé par analyse thermo-gravimétrique (TGA) et des tests de chocs thermiques ; les résultats ont indiqué que le nouveau matériau avait une résistance à l'oxydation plus élevée que l'alliage 625 brut de fabrication. Par conséquent, le traitement thermique de GBS associé à un revêtement NiCrAlY efficace peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques à haute température de l'alliage 625 fabriqué par L-PBFIn this study, Alloy 625 was fabricated by one of the most commonly used additive manufacturing (AM) methods, laser powder bed fusion (L-PBF), and its mechanical properties were evaluated at various temperatures. The L-PBF fabricated Alloy 625 showed high strength and relatively poor elongation. Thus, some heat treatments were applied to improve its performance. A solid-solution heat treatment with a temperature of more than 1000 °C was applied to the L-PBF Alloy 625, resulting in recrystallization because of high energy stored within the alloy attributed by high density of dislocations. This modified microstructure of the L-PBF Alloy 625 sample showed the required strength under tensile testing at room temperature (higher strength than wrought Alloy 625 and greater elongation than L-PBF as-built alloy). In view of enhancing mechanical properties at high temperature, a grain boundary serration (GBS) heat treatment was specifically designed for L-PBF Alloy 625. Because this was the first attempt to produce GBS in a high-Nb-content alloy, it was necessary to understand its mechanism first. To induce GBS, it is necessary for large solute atoms to move near the grain boundaries (GBs). Therefore, the GBS heat treatment was modified for application to the L-PBF Alloy 625. The specially designed GBS heat treatment successfully induced the zigzag patterns of serrated GBs for the first time. This GBS L-PBF Alloy 625 showed improved high-temperature mechanical properties in terms of increased ductility and elimination of the dynamic strain aging (DSA) effect at elevated temperatures. To further improve the high-temperature property of the L-PBF Alloy 625, NiCrAlY bond coat was applied to the Alloy 625 substrate by the same method (L-PBF) for the first time to improve the efficiency of the production process and increase the resistance to oxidation. Although their different thermal properties led to many trials and errors in the manufacturing of the material, the optimal parameters for applying NiCrAlY bond coat deposition by L-PBF were set and verified to assess the potential for the process to be commercialized. The remelting characteristic of L-PBF induced good metallurgical bonding between the substrate and coating, which indicates good stability. The oxidation behavior of the NiCrAlY-coated Alloy 625 was characterized by thermal gravimetric analysis (TGA) and thermal shock testing; the results indicated that the novel coated material had higher resistance to oxidation than bulk Alloy 625. Therefore, the GBS heat treatment together with efficient NiCrAlY coating can greatly improve the high-temperature mechanical properties of L-PBF manufactured Alloy 625
50
Beaurin, Gauthier. "SIMULATION ET ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DES CONTRAINTES RÉSIDUELLES DANS LES DÉPÔTS DURS NOREM DES MATÉRIELS DE ROBINETTERIE." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00759226.
Full textAbstract:
L'intégrité des portées d'étanchéité des robinets des centrales REP nécessite l'emploi de revêtements durs comme par exemple le Norem02, base Fe, déposés par soudage PTA (Plasma Transfered Arc). La prédiction de leur tenue en service nécessite la connaissance de leur état mécanique en fin de fabrication. Pour cela, la simulation numérique du procédé de dépôt doit être effectuée. La microstructure du Norem02 est essentiellement constituée d'une matrice austénitique parsemée d'ilôts de ferrite et de carbures. Son évolution et ses éventuelles transformations allotropiques sont étudiées durant des cycles thermiques représentatifs de ceux subis par le matériau au cours du dépôt, amenant à la conclusion que l'évolution métallurgique de l'alliage n'a que très peu d'influence sur ses propriétés mécaniques. En s'appuyant sur des essais jusqu'à 1000°C de dilatométrie libre, de traction isotherme, ainsi que de traction-compression, l'évolution des caractéristiques thermomécaniques est déterminée en fonction de la température et une loi de comportement élasto-plastique à écrouissage cinématique non linéaire est identifiée. Des mesures expérimentales de températures, déplacements, déformations et contraintes résiduelles lors d'essais de dépôt PTA sur des maquettes représentatives de la géométrie réelle d'un robinet permettent l'identification d'un chargement thermique équivalent. Enfin, des simulations numériques sont conduites en utilisant le code éléments finis développé au sein d'EDF R&D Code_Aster. Elles permettent la validation du caractère prédictif des modèles développés par comparaison entre les résultats mécaniques simulés et expérimentaux. Une excellente corrélation est ainsi observée entre les températures mesurées et simulées tout au long du procédé. De la même façon, à l'issue du refroidissement, les distorsions, déformations et contraintes résiduelles expérimentales et simulées sont en adéquation, validant ainsi la stratégie de modélisation proposée dans ces travaux.