Influence de la rugosité de surface du substrat sur l'adhérence de revêtements à base d'aluminium élaborés par projection dynamique par gaz froid ("cold spray")

Résumé : Le principe du procédé cold spray réside dans la projection de poudres à haute vitesse sur un matériau, le substrat. La formation d'un revêtement plus ou moins dense à sa surface passe par l'adhérence et l'empilement des particules projetées. Un des domaines d'application d'un tel procédé est la réparation de composants métalliques ou composites utilisés dans le secteur aéronautique. Les particules et le substrat adhèrent par différents mécanismes, notamment mécaniques. Les duretés respectives des matériaux et la topographie de surface du substrat influent sur l'intensité de cet ancrage mécanique. Cette étude permet de statuer sur ces deux contributions. Pour cela, des systèmes purement métalliques et composites aux propriétés mécaniques différentes sont choisis. Le dépôt de particules sur des surfaces rugueuses est étudié à travers l'élaboration de revêtements d'aluminium pur sur substrats d'alliage d'aluminium plus durs. Des mécanismes de déformation plastique et d'empilement sont analysés par construction de revêtements d'Al-SiC sur aluminium. L'élaboration de ces revêtements passe par l'optimisation de nombreux paramètres liés au procédé et à la nature des matériaux (température, pression, granulométrie). Les conditions d'impact des particules sont également déterminées par l'emploi de techniques mesurant la vitesse des poudres projetées (DPV 2000), la température du substrat par thermocouples et la température des particules par simulation numérique. L'ancrage mécanique des particules est analysé par observation en coupe de l'interface revêtement-substrat. Le gradient de dureté est également quantifié. Une analyse de la morphologie des surfaces sablées est réalisée afin de corréler la granulométrie des particules aux dimensions de rugosité mesurées. Un modèle d'impact par simulation numérique est mis en place pour étudier les déformations plastiques des interfaces en fonction de la topographie de surface. Enfin, des essais d'adhérence par choc laser (LASAT®) sont entrepris afin d'identifier le rôle de la rugosité d'interface sur les seuils de rupture déterminés numériquement.
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Thèse
Matériaux. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2015. Français. 〈NNT : 2015ENMP0025〉
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Contributeur : Catherine Daire <>
Soumis le : jeudi 16 juin 2016 - 15:40:19
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Quentin Blochet. Influence de la rugosité de surface du substrat sur l'adhérence de revêtements à base d'aluminium élaborés par projection dynamique par gaz froid ("cold spray"). Matériaux. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2015. Français. 〈NNT : 2015ENMP0025〉. 〈tel-01272160v2〉

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