Elaboration par projection plasma d'un revêtement céramique sur ...

Chapitre II : Réalisation d’un dépôt céramique par projection plasma – Revue bibliographique
B.4.2. Impact, étalement et solidification des particules
sur le substrat
Les particules, chauffées et accélérées dans l’écoulement plasma, s’écrasent sur le substrat où
leur énergie cinétique est transformée en travail de déformation visqueuse puis en énergie de
surface. Les particules forment ainsi des lamelles aussi appelées « splats ». Trois phases qui
prennent place en quelques µs peuvent être distinguées dans la formation d’une lamelle :
L’impact de la particule sur le substrat.
Son étalement.
Son refroidissement et sa solidification.
Les deux dernières phases n’étant pas forcément séquentielles, la solidification pouvant
intervenir avant la fin de l’étalement.
La lamelle est la brique élémentaire constituant la couche. Sa morphologie et ses propriétés
conditionnent la microstructure du dépôt et ses propriétés. L’analyse des phénomènes à
l’impact permet de corréler les paramètres de projection à la microstructure du revêtement
[140].
De nombreuses études théoriques et expérimentales ont donc été menées pour identifier les
mécanismes mis en jeu et les relier aux paramètres de projection. Dans un premier temps, au
vue des temps caractéristiques très courts et de la difficulté de mettre au point les outils de
mesure adaptés, des modèles phénoménologiques ont été proposés. Le plus connu est celui de
Madjeski (1976) [141] qui permet d’évaluer le diamètre et l’épaisseur des lamelles formées
assimilées à des disques en fonction des paramètres des particules à l’impact. Une autre
approche expérimentale consiste à collecter des particules isolées sur un substrat et à observer
la variation de leur morphologie en fonction de leur vitesse et température à l’impact. Une
étude caractéristique de cette approche est celle de Kudinov et al. (1989) [142].
Par la suite, ont été développées de techniques expérimentales dédiées, notamment celle de
Vardelle et al. (1995) [143] basée sur l’étude du rayonnement thermique des particules avant
impact et après impact corrélée à la morphologie des lamelles résultantes.
Ces études expérimentales et de modélisation ont permis de mieux comprendre la formation
des lamelles en projection plasma et les mécanismes qui les régissent [144]. De nombreuses
études bibliographiques ont été publiées sur ce sujet, en particulier dans les manuscrits de
thèse de Noguès-Delbos (2007) [105] et Debout (2007) [44] et l’article de revue de Chandra
et Fauchais (2008) [145]. Nous nous limitons à une présentation succincte des principaux
résultats.
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