Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...
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Introduction générale<br />
haute performance mécanique. Ces conditions de service sont caractérisées <strong>par</strong> de hautes<br />
températures (850°C) et à forte pression d’hélium (70 bars) nécessaires au fonctionnement du<br />
système. .<br />
Notre étude porte <strong>sur</strong> la protection du circuit métallique dans lequel circule le gaz<br />
caloporteur ; il est constitué de tuyaux de 450 mm de diamètre et d’une cuve cylindrique. Elle<br />
vise à montrer la faisabilité de réaliser <strong>par</strong> <strong>projection</strong> <strong>plasma</strong> un <strong>revêtement</strong> répondant au<br />
cahier des charges de l’application. La forte pression et les grandes vitesses d’écoulement du<br />
gaz imposent au <strong>revêtement</strong> utilisé comme protection thermique, d’avoir une forte adhérence<br />
et une forte résistance à l’abrasion <strong>par</strong> les gaz. De plus, la conception des structures du<br />
réacteur impose de déposer le <strong>revêtement</strong> <strong>sur</strong> des <strong>sur</strong>faces lisses (Ra < 0,5µm) et de faible<br />
épaisseur (de l’ordre du millimètre).<br />
L’objectif de l’étude est donc de réaliser un <strong>revêtement</strong> relativement épais (de l’ordre<br />
de 500 µm) en <strong>céramique</strong>, <strong>sur</strong> un substrat métallique de faible épaisseur et de faible rugosité.<br />
Elle n’abordera pas la réalisation de ces <strong>revêtement</strong>s <strong>sur</strong> les pièces industrielles non encore<br />
disponibles au moment de l’étude.<br />
La <strong>projection</strong> <strong>par</strong> <strong>plasma</strong> est une des techniques de dépôt potentielle pour réaliser ce<br />
<strong>revêtement</strong> car elle présente l’avantage de pouvoir travailler <strong>sur</strong> des pièces de grandes<br />
dimensions et, <strong>par</strong> ailleurs, elle est déjà largement utilisée pour déposer des dépôts <strong>céramique</strong>s<br />
utilisés comme barrière thermique en <strong>par</strong>ticulier pour les turbines à gaz terrestres et<br />
aéronautiques. Cependant, conventionnellement les <strong>revêtement</strong>s sont déposés <strong>sur</strong> des <strong>sur</strong>faces<br />
ayant subi une pré<strong>par</strong>ation de <strong>sur</strong>face permettant de leur conférer une certaine rugosité afin<br />
d’améliorer l’adhérence dépôt/substrat.<br />
La problématique a donc été d’établir une procédure de dépôt permettant de réaliser<br />
une couche <strong>céramique</strong> épaisse <strong>sur</strong> un substrat mince et lisse en limitant autant que faire se<br />
peut, les phases de pré<strong>par</strong>ation de la <strong>sur</strong>face du substrat.<br />
Après différents essais préliminaires, la solution retenue a été de réaliser un<br />
<strong>revêtement</strong> de zircone yttriée bicouche composée d’une sous-couche nanostructurée déposée<br />
<strong>par</strong> <strong>projection</strong> <strong>plasma</strong> de suspension et d’une couche microstructurée déposée <strong>par</strong> <strong>projection</strong><br />
<strong>plasma</strong> conventionnelle. La couche nanostructurée doit jouer le rôle d’une sous couche de<br />
liaison entre le substrat lisse et la couche microstructurée. Elle est a priori réalisable <strong>sur</strong> un<br />
substrat lisse. La couche microstructurée permet d’obtenir un <strong>revêtement</strong> avec l’épaisseur<br />
désirée. La similitude entre les compositions chimiques des deux couches devrait favoriser<br />
l’adhérence entre les couches <strong>par</strong> continuité cristallographique.<br />
Dans ce manuscrit de thèse nous présentons les différentes étapes qui ont permis de réaliser ce<br />
dépôt bicouche avec des propriétés répondant au cahier des charges de l’application.<br />
Il est structuré en cinq chapitres :<br />
Le premier chapitre place l’étude dans son contexte. Il présente les réacteurs<br />
nucléaires de génération IV et le principe de fonctionnement du réacteur rapide