Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...
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Chapitre IV : Développement et optimisation de la sous-couche nanostructurée<br />
Mélange <strong>plasma</strong><br />
Ar/He/H2 (Nl/min)<br />
Enthalpie<br />
massique (kW)<br />
Diamètre tuyère<br />
(mm)<br />
Distance de tir<br />
(mm)<br />
45/45/0 45/45/0 45/45/3<br />
13,0 ± 0,8 20,5 ± 1,5<br />
8 6 6<br />
40 40 30 40 50<br />
Dureté (GPa) 1,1 ± 0,3 2,9 ± 0,3 8,7 ± 1,3 6,6 ± 0,8 ?<br />
Module d'Young<br />
(GPa)<br />
28 ± 3 55 ± 4 145 ± 11 108 ± 12 ?<br />
Tableau D.2-3 : Propriétés mécaniques des couches en fonction des modes de<br />
fragmentation du liquide et de l’enthalpie massique du <strong>plasma</strong>. Injecteur de 250 µm de<br />
diamètre.<br />
La variation des propriétés mécaniques des couches avec les modes de fragmentation du<br />
liquide et l’enthalpie massique du <strong>plasma</strong>, présente la même tendance que celle de leur<br />
architecture (Figure D.2-4, Figure D.2-7, Figure D.2-9 et Figure D.2-11). En effet, pour une<br />
distance de tir de 40mm, la dureté augmente de 1,1 GPa pour un faible taux de fragmentation<br />
(rupture en sac) à 2,9 GPa pour une atomisation directe (rupture catastrophique) et le module<br />
d’Young augmente de 28 GPa à 55 GPa. Cette évolution semble confirmer l’hypothèse de la<br />
présence de <strong>par</strong>ticules infondues dans la structure liée à un traitement incomplet des gouttes.<br />
De plus avec un ajout d’hydrogène au gaz <strong>plasma</strong>gène, le module d’Young augmente à 108<br />
GPa et la dureté à 6,6 GPa. La cohésion de la couche est favorisée <strong>par</strong> l’utilisation<br />
d’écoulements <strong>plasma</strong> avec une forte enthalpie massique. L’atomisation catastrophique du<br />
liquide favorise l’évaporation rapide du solvant et la fusion des <strong>par</strong>ticules de zircone traitées<br />
<strong>sur</strong> un trajet plus long dans l’écoulement.<br />
Comme discuté précédemment (chapitre II, B.4.3.1.3) et présenté <strong>sur</strong> la Figure B.4-21, le flux<br />
thermique imposé au substrat augmente considérablement pour de faible variation de la<br />
distance de <strong>projection</strong> lorsque celle-ci reste courte. Le flux imposé à 30 mm permet de<br />
densifier le dépôt et d’améliorer sa cohésion, et ainsi d’atteindre des valeurs de 8,7 GPa en<br />
dureté et 145 GPa pour le module d’Young en com<strong>par</strong>aison des valeurs de 6,6 GPa et 108<br />
GPa obtenues, respectivement, à une distance de tir de 40 mm.<br />
A une distance de tir de 50 mm, le décollement du dépôt lors de la pré<strong>par</strong>ation n’a pu<br />
permettre d’effectuer des me<strong>sur</strong>es des propriétés mécaniques.<br />
Dans la gamme des diamètres d’injecteur utilisés, la quantité de matière présente dans<br />
l’écoulement <strong>plasma</strong> semble avoir, peu d’influence <strong>sur</strong> les propriétés mécaniques en tenant<br />
compte des écarts types <strong>sur</strong> les propriétés me<strong>sur</strong>ées (cf. Tableau D.2-4). Le principal intérêt<br />
d’augmenter le diamètre de l’injecteur est d’augmenter l’épaisseur déposée <strong>par</strong> passe et donc<br />
de diminuer le temps de <strong>projection</strong>.<br />
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