Etude, à l'aide du choc laser, des mécanismes d'adhérence aux interfaces cuivre/aluminium et cuivre/cuivre obtenues par projection thermique - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2004

Etude, à l'aide du choc laser, des mécanismes d'adhérence aux interfaces cuivre/aluminium et cuivre/cuivre obtenues par projection thermique

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Abstract

Due to their processing, coating /substrate and particle/particle interfaces achieved by thermal spraying are rather intricate. To optimize coating adhesion, relationships between interface microstructure and resistance had to be established. For this purpose, the model system of Cu sprayed onto Al was selected for its high metallurgical reactivity. An original test, namely LASAT (LAser Shock Adhesion Test), was developed to determine the adhesion of coatings (of a few hundreds of microns in thickness typically). This test was shown to be particularly sensitive to interface properties and suitable for their local study. Quantitative and thorough interface analyses combined to adhesion test results led to the identification of the main adhesion mechanisms for plasma spray, HVOF and cold spray. The influence of interface cleanliness and morphology was especially studied. Simulations allowed the study of interfacial bonding by reproducing the phenomena occurring at sprayed interfaces.
La réalisation de revêtements projetés de haute qualité passe par une bonne cohésion du dépôt et une adhérence élevée des revêtements sur leur substrat. Du fait de leur mode d'élaboration, les microstructures des interfaces dépôt/substrat et particule/particule obtenues par projection thermique sont complexes et les propriétés en dépendant hétérogènes. Afin d'optimiser l'adhérence des revêtements, il est nécessaire d'établir des relations entre microstructure et résistance de ces interfaces. C'est l'objet de cette étude. Le système modèle cuivre projeté sur aluminium a été retenu non seulement pour son fort potentiel industriel mais également pour la grande réactivité métallurgique du couple (Al, Cu). Des interfaces présentant des propriétés métallurgiques variées ont ainsi pu être obtenues, en jouant sur les procédés et conditions de projection. Ces interfaces ont été analysées à des échelles fines. Des caractérisations quantitatives des propriétés métallurgiques et morphologiques de ces interfaces ont aussi été réalisées. Un essai d'adhérence original, utilisant le phénomène de choc laser, a été développé pour déterminer l'adhérence de revêtements épais (quelques centaines de microns) correspondant à ces interfaces. L'essai LASAT (pour LASer Adhérence Test) s'est avéré particulièrement sensible aux propriétés des interfaces et approprié à leur étude locale. L'association des analyses fines et quantitatives des interfaces avec l'évaluation de leur résistance par l'essai de choc laser a permis d'identifier les principaux mécanismes d'adhérence responsables de la bonne tenue des revêtements de Cu sur Al et/ou des particules de Cu sur celles déjà déposées, dans le cas de projections plasma, HVOF et cold spray. L'influence de la propreté et de la morphologie des interfaces sur l'adhérence des dépôts projetés a été, en particulier, étudiée. Enfin, des outils de simulation ont permis de reproduire les phénomènes intervenant aux interfaces obtenues par projection thermique et ainsi de préciser les modes de formation des liaisons interfaciales.
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Dates and versions

tel-00273506 , version 1 (15-04-2008)

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  • HAL Id : tel-00273506 , version 1

Cite

Sophie Barradas. Etude, à l'aide du choc laser, des mécanismes d'adhérence aux interfaces cuivre/aluminium et cuivre/cuivre obtenues par projection thermique. Mécanique [physics.med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00273506⟩
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