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Influence de la microstructure sur le comportement tribologique de depôts composites projetés plasma / par Mélissa Delqué ; sous la direction de Michel Jeandin

Auteur principal : Delqué, Mélissa, 1977-...Auteur secondaire : : Jeandin, Michel, Directeur de thèseAuteur secondaire collectivité : École nationale supérieure des mines, Paris, Organisme de soutenancePublication :2007Description : 1 vol. (178 p.) ; 30 cmClassification : 530Résumé : 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.; Due to their processing, the microstructure of coatings achieved by plasma spraying is intricate. To optimize the tribological behaviour of plasma-sprayed composite coatings, relationships between microstructure and tribological properties had to be established.Coatings exhibiting different microstructures were obtained using two processes, i.e. a coupled spraying mode, High-Pressure Plasma Spraying (HPPS) and Reactive Plasma Spraying (RPS), and Co-spraying. Various parameters were studied: sprayed metallic powders (titanium or copper alloys), ceramic particle addition, spraying mode and spraying conditions for every process. A local approach to mechanical characteristics of the various phases in the sprayed composite coatings was also developed using nanoindentation.Dry sliding “pin-on-disc” testing of two specimens for both spraying processes was carried out. From this testing, the influence of major microstructural features of these composite coatings on wear/friction mechanisms could be determined. Microscopic observation and quantitative analysis of the tested specimens led to the identification of wear mechanisms common to these two types of plasma-sprayed composite coatings. The influence of coating microstructure on tribological properties was especially studied..Bibliographie: Bibliographie 134 réf..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Matériaux -- Essais dynamiques -- Thèses et écrits académiques ;Surfaces (technologie) -- Thèses et écrits académiques ;Tribologie (technologie) -- Thèses et écrits académiques ;Microstructure (physique) -- Thèses et écrits académiques ;Projection au plasma -- Thèses et écrits académiques Sujet : Usure ;Essai dynamique ;Nanoindentation ;Microstructure ;Tribologie ;Projection plasma ;Revêtement composite ;Matériau composite ;Revêtement ;Projection plasma ;Microstructure ;Tribologie ;Usure
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Bibliographie 134 réf.

Thèse de doctorat Sciences et génie des matériaux Paris, ENMP 2007

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.

Due to their processing, the microstructure of coatings achieved by plasma spraying is intricate. To optimize the tribological behaviour of plasma-sprayed composite coatings, relationships between microstructure and tribological properties had to be established.Coatings exhibiting different microstructures were obtained using two processes, i.e. a coupled spraying mode, High-Pressure Plasma Spraying (HPPS) and Reactive Plasma Spraying (RPS), and Co-spraying. Various parameters were studied: sprayed metallic powders (titanium or copper alloys), ceramic particle addition, spraying mode and spraying conditions for every process. A local approach to mechanical characteristics of the various phases in the sprayed composite coatings was also developed using nanoindentation.Dry sliding “pin-on-disc” testing of two specimens for both spraying processes was carried out. From this testing, the influence of major microstructural features of these composite coatings on wear/friction mechanisms could be determined. Microscopic observation and quantitative analysis of the tested specimens led to the identification of wear mechanisms common to these two types of plasma-sprayed composite coatings. The influence of coating microstructure on tribological properties was especially studied.

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