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42 Chapitre I : Etude bibliographique
En effet, la nature des gaz plasmagènes (Ar-H2; Ar-He; N2-H2, Ar-He-H2), leur débit
massique, le diamètre interne de la tuyère conditionnent, via l’enthalpie du jet, sa viscosité, sa
conductivité thermique et sa densité, les vitesses et les températures du jet de plasma et
déterminent les transferts de quantité de mouvement et de chaleur. [Boulos, 1992, 1997],
[Janisson, 1999], [Fauchais et al, 1993, 1989-b], [Vardelle A et al, 1998-a].
La longueur du jet de plasma et la vitesse d’écoulement (fonction du dessin de la
chambre de confinement plasma et de la tuyère, de la puissance électrique effectivement
dissipée dans le gaz, de la nature et des débits masses de gaz plasmagènes et enfin de la
pression dans la chambre d’arc ou au sein de décharge RF) influencent le temps de séjour des
particules dans le plasma et donc les transferts thermiques et de quantité de mouvement.
Par ailleurs, il ne faut pas oublier de prendre en considération les réactions chimiques
des particules qui peuvent avoir lieu avec leur environnement et leur éventuelle
décomposition qui est fonction de leur morphologie et des transferts thermiques. De plus, la
nature, la morphologie des poudres (fonction de leur mode de fabrication), la distribution de
taille et de vitesse d'injection des particules tout comme la position de l'injecteur influencent
l'état de fusion et la vitesse des particules à l'impact.
I.4.2.1 Optimisation de l’injection des particules
Un paramètre important est le mode d’injection des particules dans le plasma. En
plasma inductif l’injection est centrale et interne et, le gaz porteur et la position de la sonde
doivent être ajustés pour permettre une bonne fusion des particules. En plasma d’arc,
l’injection des particules est radiale. Pour les deux modes de projection, compte tenu de
l’écoulement fortement turbulent dans l’injecteur (diamètre interne inférieur à 2 mm), des
collisions des particules entre elles et avec les parois de l’injecteur, les vitesses des particules
en sortie de l’injecteur sont pratiquement indépendantes de leur taille. Cette vitesse, via le
débit du gaz porteur, doit donc être ajustée pour que les particules correspondant à la taille
moyenne de la distribution aient la meilleure trajectoire. Par ailleurs, en sortie d’injecteur, le
jet de particules sera d’autant plus divergent que la taille des particules sera inférieure à 20µm
(déviation de quelques degrés avec une distribution 22-45µm et de quelques dizaines de
degrés avec une distribution 5-45µm par rapport à l’axe de la torche) [Vardelle M et al,
2001]. Les particules à l’injection acquièrent leur vitesse par le biais du débit de gaz porteur
fonction de la différence de pression entre le distributeur de poudre et la sortie d’injecteur. La
distribution des trajectoires des particules résulte des distributions de taille des particules et de