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  • Soutenance de thèse

    FRANCK DECROOS – 21/11/2022

     

    Nouvelles méthodes de détermination des contraintes résiduelles locales

    Résumé : Lors de leur réalisation, les revêtements projetés sont soumis à une multitude de phénomènes
    de différentes origines mêlant diverses échelles de temps et d’espace. Il en résulte des champs
    de contraintes relativement difficiles à appréhender, et donc des comportements en service
    inattendus. Ces travaux de thèse visent donc la caractérisation de champs de contraintes par
    des méthodes récentes de hautes résolutions spatiales : un spectromètre Raman et un
    Microscope Micro-ondes de champ proche. La dernière technique est en cours de
    développement. Les surfaces investiguées sont respectivement de 1 μm et de 0.020 μm de
    diamètre. Les deux techniques reposent sur l’interaction de la matière avec une onde
    électromagnétique et sont non-destructives. Une étude préliminaire est dédiée à l’étude de la
    réponse micro-ondes du Cr2O3 trigonal puisque la technique de microscopie est utilisée pour
    la première fois sur une céramique. Les mesures d’amplitude et de phase sont discutées visà-
    vis de la dispersion sur la mesure et de la profondeur d’investigation. L’étude des
    revêtements projetés concernent des dépôts de Cr2O3 trigonal sur substrat en acier. Les
    cartographies réalisées par microscopie micro-ondes révèlent des motifs qui se répètent sur
    certaines fréquences, voire des gradients uni-axiaux toujours dans la même direction. Les
    cartographies Raman ne révèlent aucun des motifs observés par la microscopie micro-ondes.
    Les résultats micro-ondes sont également comparés à ceux du perçage incrémental et à ceux
    précédemment obtenus sur les échantillons frittés : la sensibilité des réponses obtenues entre
    4.5 et 10.5 GHz sont remises en question. Les cartographies Raman révèlent un arrangement
    aléatoires entre contraintes de traction et compression dont la valeur moyenne est en
    compression (-180 MPa), et dont la dispersion autour de la moyenne est similaire entre les
    échantillons. Ces résultats sont en accord avec la littérature, d’autant plus que nos
    revêtements sont particulièrement durs. Les résultats du perçage incrémental rendent compte
    d’un revêtement majoritairement en compression, tandis que la DRX met en évidence un état
    de traction à la surface (plus de 100 MPa). Les résultats sont discutés vis-à-vis des incertitudes,
    de la profondeur d’investigation et des principes physique de mesure. Concernant les résultats
    plus tôt remis en question de la microscopie micro-ondes, un travail de méthodologie et de
    théorie a été entrepris afin de requestionner notre méthode de mesure. Il s’avère que l’ordre
    magnétique du matériau porté par les ions Cr3+ est très susceptible d’influencer la réponse
    micro-ondes.

    Notification soutenance F Decroos

  • Vers les couches minces ?

    Une des évolutions de la projection thermique consiste en la diminution de l’échelle des précurseurs au travers de l’utilisation des suspensions et solutions. Également, la diminution de l’épaisseur de revêtement (inférieure à 10 µm) est une voix qui continue à être explorée. Pour cela, les poudres doivent être relativement fines avec des granulométries inférieures à 25 µm. La microstructure fine qui en résulte peut permettre un meilleur comportement mécanique ou une meilleure résistance à la corrosion notamment.

    Le procédé de plasma sous très basse pression (VLPPS) est un système adapté à la réalisation de revêtements fins. Sous très basse pression (1-2 mbar) pour la projection thermique, les propriétés thermiques/physiques du plasma sont modifiées en raison de la diminution de la pression, ce qui conduit à l’expansion du jet. Les échanges thermiques sont améliorés et une phase vapeur du matériau injecté peut être générée dans le jet de plasma. Le revêtement est fabriqué, passe après passe, principalement par la condensation de vapeurs au lieu de la solidification de particules fondues. En effet, la vaporisation des particules d’alimentation se produit dans le cœur du plasma, à la sortie de la torche. Le jet de plasma transporte ensuite les vapeurs vers le substrat à recouvrir où elles se condensent pour former le revêtement. Ainsi, il est possible de réaliser des couches très fines en un temps caractéristique de la projection thermique.

  • Prix pour l’équipe !

    Lors de la conférence European Gas Technology Conference (EGATEC) les 14 et 15 juin dernier à Hambourg, notre représentant en thèse Naguy MOUSSA a obtenu le prix 2022 Young Researchers’ Awards pour sa thèse :

    “Hydrogen sensor based on metal oxide semiconductor”

    Toutes nos félicitations !

    lien

    Les principaux sujets qui ont été abordés lors de la conférence sont :

    • le rôle du gaz dans le futur système énergétique
    • comment le gaz peut devenir neutre en carbone
    • infrastructure de l’hydrogène
    • biomasse

     

     

  • LaserAP

    Pour votre information, une école thématique sur les lasers et leurs applications se tiendra prochainement en région Bourgogne et Franche-Comté ! (c.f. flyer joint)

    La nouvelle édition de LaserAP se déroulera du 10 au 14 octobre 2022 à Semur en Auxois (proximité dijonnaise).

    C’est un événement qui  fédère la plupart des laboratoires du domaine et qui est propice pour établir des contacts avec les chercheurs et la jeune génération.

    N’hésitez pas à nous rejoindre en participant à l’événement, exposant vos matériels (Table-Top) voire même en nous sponsorisant…

    Toutes les informations sont disponibles sur le site : https://laserap.utbm.fr/
    Au plaisir de vous retrouver en région bourguignonne
  • Soutenance de thèse

    Benoît FLEISCHMANN – 31/05/2022

     

    Influences du procédé d’atomisation et du matériau précurseur sur les mécanismes de compaction et les propriétés métallurgiques de pièces élaborées par CIC

    Résumé : La compaction isostatique à chaud est une technologie basée sur le frittage de poudre métallique
    pour obtenir des pièces denses, au plus près de la forme « Near net shape » et avec des propriétés
    mécaniques supérieures à une pièce forgée du même matériau. Les propriétés des pièces étant
    dépendantes des caractéristiques du matériau précurseur, l’influence de ce dernier a été étudiée. La
    caractérisation des particules de poudres ainsi que le suivi des différents éléments et composé au
    cours du cycle de compaction a permis de mieux comprendre les différents phénomènes d’oxydations
    et leurs influences sur les propriétés mécaniques des pièces. La comparaison de différents lots de
    poudre de granulométrie ou de composition identiques a mis en évidence que la composition de
    l’alliage influence les phases présentes et la taille des grains alors que la granulométrie n’influence
    que le taux de compaction des pièces. Ces résultats permettent d’optimiser la déformation des pièces
    pour permettre la réalisation de pièces au plus près de la forme tout en conservant les propriétés
    mécaniques des pièces. Les différents modèles réalisés permettent d’identifier les possibilités d’un lot
    de poudre suivant ses propriétés.

    Avis de soutenance FLEISCHMANN Benoit

  • ITSC 2022 dans 7 jours !!!

    La prochaine conférence ITSC 2022 sur la projection thermique se tiendra à Vienne du 4 au 6 mai 2022 la semaine prochaine. A cette occasion, l’équipe PMDM LERMPS présentera ses travaux actuels à la communauté internationale au travers de présentations et posters :

    Présentations

    • A study of the high-density nanostructured ceramic coating prepared by low-pressure suspension plasma spraying (LPSPS) lien
    • Cavitation resistance of different ceramic coatings obtained by plasma and flame spraying from powder and flexicord lien
    • Effect of compressed air flow rate on the microstructure and properties of NiCoCrAlYTa coatings via a Novel HVOAF process fueled with ethanol lien
    • Properties of the new family of industrial cascade plasma torches Debye-Larmor™ and application to Cr2O3 coating for paper industry lien
    • A physics based model for ultrahigh strain rates in cold spray lien
    • Perspective of near-net-shape additive manufacturing by cold spraying: an empirical study using a high-pressure deposition of +45-15µm of Al-1050 powders lien
    • Sublayer-assisted cold spray metallization of carbon fiber reinforced composites lien
    • Study of the construction of aluminum alloy powder deposit on steel and aluminum alloy substrate by experimental way and Spray Cam image analysis lien

    Poster

    • Development of compatiblizing sublayer for metallizing CFRP structures by cold spray lien
    • Properties characterization and heat treatment effects of aluminium 3D parts produced by cold sprayed additive manufacturing (CSAM) lien
    • Selective laser melted Fe-3wt.%Si soft magnet: microstructure, magnetic properties, and mechanical properties lien
    • Exploration of the non-invasive observation devices and image processing techniques for the quantitative analysis of cold spraying processes lien

     

    Site de la conférence : https://www.asminternational.org/web/itsc-2022

  • Soutenance de thèse

    SHAOWU LIU – 22/03/2022

     

     Optimisation et amélioration d’un nouveau procédé HVOF alimenté à l’éthanol

    Résumé : La pulvérisation oxycombustible à grande vitesse (HVOF) est devenue un procédé de choix pour produire des revêtements de cermet ou d’alliage à haute performance. Les systèmes de pulvérisation thermique HVOF courants utilisent classiquement la combustion de gaz, tels que l’hydrogène, le propane ou un combustible liquide tel que le kérosène. Cependant, il existe actuellement une quantité limitée de littérature sur l’utilisation de l’éthanol comme carburant dans les procédés HVOF et les performances des revêtements résultants ne sont pas bien documentées. L’éthanol bénéficie de caractéristiques respectueuses de l’environnement et est moins polluant que les carburants liquides
    fossiles conventionnels (c’est-à-dire le kérosène) car sa combustion génère moins d’oxydes d’azote et
    de particules de suie. Dans ce travail, nous décidons d’étudier un tel dispositif HVOF alimenté à
    l’éthanol (appelé « eGun HVOF »), dans le but de définir les mérites et les limites de cette technologie.
    De plus, nous avons géré certaines modifications de conception du dispositif eGun en vue d’améliorer
    la qualité des revêtements. Au début, la poudre commerciale de WC-10Co-4Cr a été pulvérisée en
    utilisant le procédé eGun HVOF. Des investigations ont été menées pour déterminer l’influence de
    différents rapports oxygène/carburant sur l’évolution de la vitesse et de la température des particules
    en vol en corrélation avec les propriétés des revêtements résultants. La variation du débit d’éthanol
    semble avoir une plus grande influence sur la vitesse et la température des particules que celle de
    l’oxygène. Nous élaborons des corrélations détaillées entre les paramètres des particules et les
    propriétés du revêtement pour en déduire les paramètres de pulvérisation fournissant les
    revêtements les plus performants. Ensuite, nous avons utilisé l’eGun pour préparer des revêtements
    Cr3C2–25wt.% NiCr sur un substrat en acier inoxydable 304. La méthode Taguchi a été utilisée pour
    ajuster les paramètres de pulvérisation offrant la meilleure résistance à l’érosion à un angle d’impact
    de 90°. Nous avons alors obtenu les paramètres de pulvérisation optimaux (OSP) pour une usure par
    érosion minimale. Et la porosité, la ténacité à la rupture et la force de liaison des revêtements
    préparés avec le nouveau eGun HVOF sont comparables à celles obtenues avec les appareils HVOF
    conventionnels (DJH2700, JP5000, K2). Fait intéressant, la microdureté s’est avérée bien meilleure.
    Les tests d’usure par érosion du « revêtement optimisé » ont été effectués à des angles d’impact de
    30 °, 60 ° et 90 °. Il s’est avéré que le taux d’érosion augmente avec l’augmentation de l’angle
    d’impact. De plus, nous avons effectué des recherches pour déterminer l’influence de différentes
    conditions stoechiométriques, sur la microstructure du revêtement et en relation avec les propriétés
    du revêtement résultant. Dans la dernière partie de la thèse, nous avons mené quelques
    développements destinés à améliorer encore les capacités de l’eGun, que nous avons utilisé cette fois
    comme un système HVOAF (c’est-à-dire avec de l’air ajouté comme oxydant plus doux). Pour pouvoir
    alimenter la torche eGun en air comprimé, il a été décidé de concevoir et d’installer une chambre de
    combustion de deuxième étage. Les revêtements NiCoCrAlYTa ont été préparés à l’aide de cet
    appareil HVOAF modifié alimenté à l’éthanol. Des investigations ont été menées pour déterminer
    l’influence de différents débits d’air comprimé sur les microstructures et les propriétés des
    revêtements NiCoCrAlYTa résultants. Nous avons élaboré une corrélation détaillée entre le débit d’air
    comprimé et les propriétés du revêtement pour identifier les conditions garantissant les revêtements
    les plus performants. Mots clés: HVOF; éthanol; résistance à l’érosion; HVOAF; NiCoCrAlYTa;
    oxydation; résistance à l’usure par glissement.

    Avis de soutenance LIU Shaowu

  • Recherche de candidats pour une thèse en projection thermique

    Nous sommes à la recherche d’un futur diplômé Master et/ou Ingénieur pour une thèse en projection thermique sur les torches plasma à cascades.

    De nouvelles générations de torches plasma sont apparues dernièrement. Les développements se sont concentrés sur l’augmentation de la tension d’arc pour élever les niveaux de puissance tout en maintenant un courant d’arc le plus faible possible. Ces nouvelles torches dites en cascade ont une longueur de déplacement de l’arc réduite par la présence de neutrodes entre la cathode et l’anode. Ainsi des puissances énergétiques et des débits de gaz secondaires plus faibles sont attendus pour fondre les matériaux et élaborer des revêtements. Il est nécessaire de caractériser ces torches en cascade et d’en comprendre les mécanismes.

    Le projet EIPHI TOCADE réunit l’unité de recherche ICB-PMDM dont un des axes de recherche est le développement de nouveaux procédés avec une TPE Suisse GULHFI AG, concepteur de torche plasma nouvelle génération. L’articulation en ces deux entités va permettre de combiner le savoir faire conception mécanique et l’analyse scientifique pluridisciplinaire : diagnostic, matériaux, propriétés.

    La complémentarité des méthodes permettra une connaissance complète du jet plasma produit avec cette nouvelle géométrie de torche. De ces approfondissements émergeront des innovations sur les propriétés des dépôts.

     

    Contacts :

    marie-pierre.planche@utbm.fr

    geoffrey.darut@utbm.fr

    EIPHI Research Project : TOCADE

  • L’éthanol comme combustible alternatif pour la projection HVOF

    La projection flamme à grande vitesse (HVOF), qui consiste à brûler un certain type de combustible gazeux ou liquide avec une grande quantité d’oxygène, est devenue l’un des procédés les plus avancés pour produire des revêtements en cermet ou en alliage à haute performance. Le procédé HVOF peut générer des jets de flamme à des températures modérées à élevées, jusqu’à 3000 °C, mais à des vitesses extrêmement élevées d’environ 2000 m/s. Par conséquent, un flux de particules avec des vitesses de 300 m/s – 800 m/s et des températures typiques dans la gamme de 1700 °C – 2200 °C est formé pendant la projection. Par conséquent, cela rend le procédé HVOF particulièrement adapté à la production de revêtements de cermet à base de carbure. Les particules de cermet exposées au jet de flamme peuvent être chauffées rapidement et uniformément jusqu’à ou près du point de fusion de la matrice. On s’attend généralement à ce que les particules fondent suffisamment sans décomposition substantielle des carbures. Les particules fondues ou semi-fondues sont ensuite projetées sur le substrat cible, ce qui donne un revêtement à faible porosité, une très bonne adhérence et une quantité réduite de produits de réaction nuisibles. Il faut noter que le procédé HVAF permet d’améliorer encore les propriétés.

    Au cours du processus de revêtement HVOF, la vitesse et la température des particules en vol et les propriétés correspondantes du revêtement sont affectées non seulement par les propriétés des poudres utilisées mais aussi de manière significative par le procédés de projection et leurs paramètres. Les propriétés de la poudre en termes de composition chimique, de morphologie et de distribution de taille d’une part, et les paramètres de fonctionnement d’autre part, tels que la distance de projection, la débit massique de poudre, l’angle d’incidence, la géométrie du pistolet et la température du substrat, jouent un rôle majeur dans le contrôle de la microstructure qui, à son tour, affecte les propriétés souhaitées des revêtements. Du point de vue de l’optimisation, d’autres facteurs tels que le type de combustible, le débit de combustible et d’oxygène peuvent avoir une importance sur le contrôle des propriétés du revêtement. De nombreuses optimisations ont été réalisées sur les systèmes de projection HVOF, tels que les appareils DJ2700 et JK3500 utilisant du C3H6 ou du C3H8 comme combustible, et le système de projection JP-5000 / 8000 utilisant du kérosène. Les mélanges kérosène-oxygène entraînent une plus grande vitesse et une température plus basse des particules que les mélanges hydrogène-oxygène par exemple. Pour cela, au cours des vingt dernières années, des développements importants dans le diagnostic des procédés ont été réalisés pour surveiller le comportement des particules en ligne. L’un de ces systèmes est le DPV 2000 qui permet de mesurer en vol la vitesse, la température de surface et le diamètre de particules individuelles dans le jet de projection. Ce dispositif est basé sur la détection de l’émission thermique de particules chaudes traversant un espace de mesure.

    Les travaux de cette étude ont été réalisé avec une récente torche HVOF à combustible liquide, qui utilise l’éthanol comme combustible. Elle a été développée par la société Flame Spray Technologies aux Pays-Bas. Le choix de l’éthanol comme combustible liquide présente des avantages distincts par rapport au kérosène, comme le fait d’être plus durable sur le plan environnemental (dans le cas du bioéthanol d’origine non fossile) et moins polluant (moins d’émissions de particules de suie). L’évaluation des informations relatives à la vitesse en vol et à la température des particules pendant le dépôt du revêtement permet de mieux comprendre le processus et d’optimiser les paramètres de projection pour obtenir les caractéristiques requises du revêtement. N’ayant peu de références dans la littérature sur le procédé HVOF alimenté à l’éthanol, il semble donc très intéressant d’étudier l’effet des paramètres de projection sur la vitesse et la température des particules en vol et les impacts qui en résultent sur la microstructure et les propriétés mécaniques des revêtements. Il semble également intéressant de s’orienter vers un combustible HVOF alternatif capable de réduire les émissions de combustion, notamment celles de dioxyde de carbone, et de rendre la projection thermique plus « verte ».

    L’objectif de cette étude a été d’étudier l’influence de différents rapports oxygène/carburant sur l’évolution de la vitesse et de la température des particules en vol en corrélation avec les propriétés des revêtements WC-CoCr déposés avec le procédé HVOF eGun. Les propriétés des revêtements correspondants ont été étudiées en termes de composition des phases, de microstructure, de niveau de porosité, de microdureté et de résistance à la rupture.

    Différentes conclusions ressortent de ce travail :

    • par rapport aux mélanges kérosène-oxygène et hydrogène-oxygène, les mélanges éthanol-oxygène entraînent généralement une température plus basse des particules
    • le débit d’oxygène affecte la réaction de combustion, mais un excès d’oxygène refroidit la flamme, ce qui diminue la température des particules. De plus, l’augmentation du débit total de gaz augmente la vitesse des particules, réduisant le temps de résidence de la particule dans la flamme, concernant une diminution de la température de la particule
    • la porosité a tendance à diminuer avec l’augmentation de la température et de la vitesse des particules. Les résultats indiquent également que la microdureté du revêtement a tendance à augmenter avec l’augmentation de la température des particules. Et la résistance à la rupture du revêtement change dans une certaine mesure de manière opposée à la porosité

    ARTICLE

  • L’émergence des alliages à haute entropie par projection thermique

    Les alliages à haute entropie (HEA) ont suscité un grand intérêt. Ce sont des alliages multi-composants avec plus de cinq éléments constitutifs dans des proportions équiatomiques ou quasi-équiatomiques (pourcentage atomique de 5 à 35%). Les quatre effets de haute entropie, de diffusion lente, de distorsion du réseau et d’effets cocktail, les rendent différents des alliages conventionnels. Cela se traduit par la création de HEAs qui surpassent les matériaux standard en termes de résistance à l’usure, à l’oxydation et à la corrosion, ainsi que de propriétés mécaniques.

    Ces propriétés découlent principalement de leur capacité à former des solutions solides simples, de préférence avec une structure cubique centrée (bcc) ou cubique à faces centrées (fcc), ce qui entraîne une stabilisation de la phase de solution solide à des températures élevées. Les HEA à structure cubique à faces centrées (fcc) présentent généralement non seulement une ductilité élevée, mais aussi une résistance et une dureté relativement faibles. Malgré leur composition complexe, la formation de phases complexes et fragiles peut être inhibée. Le principe de base des HEA est que les phases de solution solide sont stabilisées par leur entropie de mélange significativement élevée par rapport aux composés intermétalliques, en particulier à haute température. Cela permet de les synthétiser et de les manipuler pour obtenir des compositions de propriétés requises pour une couche de liaison métallique, ou par exemple une dureté et une résistance élevées tout en ayant une ductilité élevée. Ces caractéristiques rendent ces alliages prometteurs pour des applications structurelles. Ces propriétés permettent alors aux HEA d’être utilisables pour des applications comme revêtement, où les quantités requises de ces matériaux peuvent être considérablement réduites en les limitant à la surface.

    Les revêtements déposés par projection thermique, tel que l’HVOF, ont toujours été utilisés dans des environnements difficiles pour améliorer la résistance à la corrosion et à l’usure du substrat. Des revêtements HEA ont été produits en utilisant divers procédés (plasma, HVOF, HVAF, Cold Spray). Les meilleurs résultats en termes d’homogénéité et de réduction des défauts ont été obtenus par les procédés de projection thermique à haute énergie cinétique. L’un de ces procédés, bien établi dans l’industrie, est la projection HVOF, qui permet de déposer des revêtements à faible porosité et à faible teneur en oxydes. Un autre perfectionnement de ce procédé est la projection thermique d’air à grande vitesse (HVAF), où la température de combustion est réduite en utilisant de l’air à la place de l’oxygène pour la combustion du combustible. De cette façon, la formation d’oxydes et la dégradation thermique de la matière première, par exemple les métaux ou les carbures cémentés, peuvent être évitées. Certains revêtements déposés par projection thermique présentent la même phase primaire que les alliages coulés, mais les intensités des spectres rayons X des revêtements sont beaucoup plus faibles que celles des alliages coulés. Le traitement thermique à des températures élevées, jusqu’à 1100 °C, entraîne une augmentation de la dureté plus proche des valeurs à l’état brut de coulée.

    Un des alliages qui présente un certain intérêt est le CrMnFeCoNi et son dérivé sans manganèse, le CrFeCoNi, tous deux formant des structures fcc. L’ajout d’aluminium affecte clairement la formation des phases, la microstructure et les propriétés. Pour l’alliage équimolaire AlCrFeCoNi, une structure bcc monophasée est formée à l’état brut de coulée, qui peut apparaitre aussi de façon désordonnée. D’autres voies de production et traitements thermiques ont révélé la formation d’autres phase telle σ fcc et tétragonale en fonction des conditions de fabrication. Bien évidemment, les phases en présence issues des différents procédés / traitements thermiques influence directement les propriétés du matériau. Parmi tous les éléments, la plupart des recherches se sont concentrées sur les éléments de transition (Ni, Co, Cr, Fe, Cu, Al, etc.) ; cependant, les éléments réfractaires, à savoir Ta, Nb, Mo, Hf, W, V, ont également été rapportés dans la littérature (TiNbZrMo, FeCoCrNiNb). L’addition d’éléments non réfractaires comme Ti, Al, Mn, et Fe avec des éléments de transition a amélioré les propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion ainsi que la densité des alliages (AlCoCrFeNiTi). De même, plusieurs combinaisons de HEA réfractaires et de transition (HfMoTaTiZr, TiNbTaZrMo, etc.) ont été testés. L’influence distincte de la fraction de phase (bcc et fcc), de la taille de grain et de la densité de dislocation sur la résistance aux piqûres a été mise en avant. Les éléments tels que Ti, Nb et Mo amélioraient la résistance à la corrosion du revêtement HEA en le renforçant pour obtenir une solution solide stable.

    Les procédés de projection thermique les plus courants pour produire des revêtements HEA sont l’HVOF et l’APS. Pour le développement des HEA, l’approche de la projection à froid a été récemment introduite. Bien que le domaine d’application principal soit la performance à haute température, l’un des intérêts majeurs de la recherche est la matière première HEA qui contient du Ti, Si, et/ou Al, avec la base CrFeCoNi. En raison de leur microstructure, les revêtements HEA HVOF ont une dureté maximale. Cependant, la résistance à l’usure et la dureté étaient généralement plus élevées dans les matériaux traditionnels en raison de la phase multi-composants sursaturée ainsi que du développement d’autres processus de renforcement. Les revêtements HEA se sont révélés prometteurs dans le remplacement des matériaux traditionnels de couche de liaison en raison de leur excellente résistance à l’oxydation.

     

     

     

     

     

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  • Composites à matrice d’aluminium fabriqués par projection cold spray

    La projection à froid (cold spray) est un procédé émergent de dépôt de poudre à l’état solide, permettant la production et la restauration rapides et en masse de composants métalliques. La projection à froid de composites à matrice métallique (MMC) a suscité une attention croissante de la part du monde universitaire et de l’industrie au cours des dernières décennies, en particulier dans le domaine des composites à matrice aluminium (AMC), qui ont démontré un fort potentiel d’applications dans les industries aérospatiale, automobile et électronique.

    L’équipe LERMPS a réalisé une review, en appui de ses travaux et sur la communauté scientifique internationale, sur le développement récent des AMCs traités par CS en termes de préparation de la poudre composite, de traitement des revêtements, d’évolution de la microstructure, des propriétés mécaniques et de la résistance à la corrosion. En outre, cette article fait également état des progrès de la recherche en la matière, en mettant l’accent sur les post-traitements des AMC pour les applications de fabrication additive CS, notamment le traitement thermique, le laminage à chaud et le traitement par friction-malaxage. Enfin, les défis et les perspectives de la fabrication d’AMC avancés par CS sont abordés.

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S100503022100147X

  • La segmentation d’images pour identifier les particules en vol en projection thermique

    En projection thermique, les caractéristiques des particules en vol (vitesse et température) jouent un rôle important dans la microstructure du dépôt et donc dans les performances du revêtement. La mise en œuvre de dispositifs de diagnostic est nécessaire pour mesurer ces caractéristiques. De nombreux systèmes d’imagerie et algorithmes ont été développés pour identifier et suivre les particules en vol. Cependant, ces systèmes d’imagerie actuels présentent d’importantes limitations en termes de précision par exemple. Une des clés pour résoudre le problème du suivi est d’obtenir un algorithme qui peut distinguer efficacement différentes particules dans la même image.

    L’étude de Yinjun Yao, doctorante dans l’équipe PMDM-LERMPS, vise à développer un algorithme capable d’identifier un grand nombre de particules en vol dans un jet de projection thermique. Ses premiers résultats montrent que le bruit et les « vignettes » des différentes acquisitions d’images peuvent être traités avec succès, ce qui permet aux particules d’être clairement reconnues en arrière-plan. Ainsi, il est possible de mesurer correctement les tailles et les positions des particules en fonction du temps. L’algorithme proposé a un taux et une plage de reconnaissance plus élevés que les autres algorithmes, ce qui fournira une base raisonnable pour les calculs et traitements ultérieurs.

    https://link.springer.com/article/10.1007/s11666-021-01285-w

     

  • Il était une fois la flamme haute vitesse

    Il était une fois la flamme haute vitesse

     

    Résume :

    Les particules de carbure noyées dans un liant métallique sont connues sous le nom de cermets ou de revêtements composites à matrice métallique. Ces particules offrent une dureté élevée au revêtement, apportant de la ténacité au système, créant un revêtement composite de haute qualité. Les matières premières à base de carbures peuvent être projetées à l’aide de diverses techniques de projection thermique, notamment la projection par plasma (APS, VPS, LPPS, HPPS et SPS), la projection à froid (CS) et les procédés de projection à grande vitesse (HVOF, HVAF et DG). Cependant, il est aujourd’hui bien connu que les revêtements à base de WC projetés par APS souffrent d’une décarburation importante des particules de carbure. La décarburation, peut être définie comme la perte de carbone à la surface des particules de carbures en raison de la surchauffe/oxydation.

    Les procédés à haute vitesse telles que HVAF et HVOF ont alors attiré de plus en plus l’attention, en raison de leur grand potentiel dans la projection de cette classe de matériaux sans surchauffe extrême des carbures. Ils permettent ainsi d’obtenir un revêtement très dense et adhérent, car ces procédés fournissent une combinaison appropriée d’énergie cinétique élevée et d’énergie thermique adéquate. Néanmoins, l’énergie thermique dans la technique HVOF, du fait de l’utilisation d’oxygène pur, est encore relativement élevée pour maintenir la fenêtre ouverte à l’apparition de la décarburation. En revanche, l’utilisation d’air comprimé dans la technique HVAF permet de maintenir la température des particules en dessous de la fusion de la matrice du matériau, tout en conservant une vitesse élevée. Cela permet d’obtenir une plus grande énergie cinétique avec une température des particules plus basse par rapport à la technique HVOF, ce qui contribue à atténuer la décarburation.

    Par conséquent, une vitesse de particule très élevée combinée à une température de flamme relativement basse ouvre la voie à la fabrication de revêtements extrêmement denses, avec une dégradation du matériau de base considérablement réduite en raison des effets thermiques tels que l’oxydation et/ou la décarburation. De plus, la combinaison souhaitée d’une énergie cinétique élevée et d’une faible énergie thermique fait de l’HVAF une méthode adaptée à la projection de poudres avec une taille de particule/carbure plus petite, ce qui peut améliorer considérablement les propriétés et les performances du revêtement fabriqué.

    Les poudres cermets peuvent différer en termes de morphologie, de distribution/taille des carbures, de taille des particules et de densité apparente. Dans les procédé HVOF/HVAF, la vitesse en vol et la température des particules peuvent être significativement influencées par ces caractéristiques. Cela peut potentiellement affecter les caractéristiques et par conséquent la performance du revêtement résultant. Traditionnellement, le matériau cobalt a été largement utilisé dans les revêtements à base de WC pour servir de liant métallique. WC-12Co et WC-10Co-4Cr sont les deux compositions les plus populaires pour les applications de projection thermique. Cependant, cet élément présente plusieurs risques pour l’environnement et l’approvisionnement, ce qui a conduit à des recherches approfondies pour proposer des alternatives appropriées au Co comme liant pour les revêtements à base de WC.

    Un candidat alternatif éventuel devra non seulement répondre aux exigences environnementales, mais aussi présenter des propriétés mécaniques et des performances tribologiques prometteuses. Au cours des dernières années, plusieurs recherches ont été menées pour tenter de proposer des autres liants. Le Ni avec trois rapports pondéraux principaux de WC-10Ni, WC-12Ni et WC-17Ni, est disponible dans le commerce comme liant dans les revêtements à base de WC et Cr3C2 par projection thermique. L’utilisation de cet élément comme liant permet d’obtenir un système de revêtement présentant une résistance à l’oxydation supérieure à celle du Co. Il est généralement utilisé avec l’ajout d’autres éléments tels que Cr.  Certains liants à base de Ni et de Fe existent également et présentant des caractéristiques et des performances prometteuses : NiMoCrFeCo qui a montré des performances comparables à celles de WC-CoCr, FeNiCrMoCu et FeCrAl.

     

    1. Les poudres

    Le procédé de fabrication de la poudre, qui détermine les caractéristiques de la poudre, va donc influencer les propriétés du revêtement déposé. Les caractéristiques importantes de la poudre qui doivent être contrôlées sont les suivantes :

    • la taille des grains de carbure dans les particules
    • l’homogénéité de la dispersion du carbure dans les particules
    • la densité des particules
    • la forme des particules
    • la distribution de la taille des particules

    Pour le procédé HVOF/AF, les poudres cermets ont généralement une taille de particule comprise entre 10 et 50 µm, une teneur en liant métallique comprise entre 10 et 40 % en poids et, dans chaque particule, une taille de grain de carbure inférieure à 5 µm.

    Tous les procédés de fabrication de poudres commencent par un mélange homogénéisé de grains de carbure (inférieurs à 5 µm) et d’une poudre fine de liant métallique (généralement de 1 à 2 µm). Les poudres de cermet adaptées à l’HVOF/AF sont préparées à partir de ces matières premières pré-mélangées en utilisant soit le procédé de « frittage et broyage », soit le procédé « d’agglomération séchage et frittage ».

    • Procédé de frittage et de broyage
      • les matières premières mélangées sont pressées en briques ou en cylindres.
      • ces derniers sont ensuite frittés à une température de 1100 à 1400°C, puis concassés. L’étape de concassage est réalisée à l’aide de concasseurs à mâchoires ou à marteaux en acier.
      • remarque : la contamination de la poudre par la poussière de fer abrasée par les concasseurs est un problème particulier de ce procédé. La poussière de fer peut se déposer à la surface des particules et n’est pas alliée à la phase de liant métallique. En conséquence, les poudres frittées et broyées peuvent produire des revêtements moins résistants à la corrosion que les poudres agglomérées et frittées.
    • Agglomération et frittage
      • les matières premières homogénéisées sont dispersées dans l’eau avec un liant polymère approprié (PVA). Cette dispersion est atomisée en une poudre agglomérée par la technique de séchage par pulvérisation (spray drying).
      • le frittage s’effectue ensuite de la même manière que le processus de « frittage et de broyage », mais avec une étape initiale à plus basse température pour éliminer le liant organique avant le frittage.
      • les poudres séchées par spray drying peuvent ou non être ensuite broyées. Si un broyage est nécessaire, il peut être effectué facilement, car le matériau fritté est plus poreux et sa cohésion est plus lâche. L’utilisation d’un équipement de broyage lourd n’est donc pas nécessaire, et la contamination par le fer est évitée. Mais dans de nombreux cas, la poudre séchée par pulvérisation a une taille de particule appropriée après le frittage et n’a pas besoin d’être broyée. Ces poudres peuvent avoir l’avantage d’être de forme sphérique.

    Le spray drying et le frittage sont de plus en plus utilisés notamment pour la production de poudres composites multi composants à base de métaux durs et d’oxydes mixtes comme WC-Co(Cr) et Cr3C2-NiCr pour la projection HVOF

    Un bon contrôle de la teneur en carbone permet la production de microstructures dans lesquelles de petits de carbures durs (WC) de taille micrométrique ou même nanométrique sont incorporés uniformément dans la phase liante métallique.

     

    1. Les procédés flamme haute vitesse

    Ces procédés sont basés sur l’utilisation d’une flamme oxycombustible à haute vitesse. La combustion d’une molécule d’hydrocarbure (CxHy) est réalisée avec un oxydant, qui est soit de l’oxygène, soit de l’air dans une chambre à des pressions comprises entre 0,2 et 1 MPa, ou un peu plus pour les flammes à haute puissance alimentés en kérosène. Une buse convergente-divergente de Laval après la chambre de combustion permet d’atteindre des vitesses de gaz très élevées (jusqu’à 2 000 m/s). On utilise principalement des poudres qui sont injectées soit axialement, soit radialement, soit les deux, selon la conception du pistolet. Récemment, l’injection de liquides (suspensions ou solutions) a été développée, principalement pour l’injection axiale.

    1. HVOF

    Le premier pistolet HVOF a été introduit au début des années 80 par J. A. Browning. Le premier succès de la HVOF a été la projection de revêtements denses et résistants à l’usure en WC-Co. Les revêtements HVOF (métaux, alliages et cermets) sont denses, adhérents et à faible teneur en oxyde, par rapport à la projection à la flamme. La combustion se déroule dans une chambre pressurisée, refroidie à l’eau ou non, suivie d’une buse de type Laval. La pression joue sur la température de la flamme (ex : combustion stœchiométrique de méthane avec de l’oxygène à pression atmosphérique : 3 030 K ; et à 2 MPa : 3 733 K).

    Le principal avantage est l’obtention de vitesses élevées du gaz jusqu’à 2 000 m/s, obtenue grâce à l’expansion du gaz chaud à travers la buse de Laval. Ces vitesses sont dites supersoniques avec l’observation de diamants de choc en aval de la buse.

    L’un des premiers procédés HVOF fut le modèle Jet kote. L’injection des gaz combustibles se fait dans une chambre de combustion pressurisée et refroidie par eau. La sortie de cette chambre est à angle droit avec la buse de sortie. La poudre est introduite par un injecteur refroidi à l’eau sur l’axe du flux gazeux dans la région de la gorge. Une première évolution est l’injection axial des combustibles. Cette conception améliore l’efficacité thermique tout en assurant une injection axiale de la poudre (système de pressurisation du poudrier). Une deuxième évolution est l’injection de la poudre radialement au-delà du col, au début du canon ou dans la partie divergente de la buse. En aval de la gorge, la pression est beaucoup plus faible que dans la chambre de combustion en amont. Ainsi, l’injection des poudres à cet endroit est simplifiée et améliore l’entraînement des particules (flux plus uniforme, utilisation plus efficace de la chaleur disponible). Les données montrent que l’on peut obtenir au moins deux fois le taux de projection par unité d’énergie avec une injection radiale. Cette conception a permis d’augmenter la pression des gaz de combustion (jusqu’à 1 MPa).

    De nouveaux pistolets basés tout d’abord sur la conception radiale (poudre et gaz) apparaissent :

    • utilisation du kérosène à la place du gaz combustible
    • utilisation de l’oxygène à la place de l’air

    Puis des pistolets avec injection radiale en aval de la gorge du pistolet sont apparus.  Des puissances très élevées de près de 300 kW sont atteintes. Ces puissances entraînent d’importantes contraintes thermiques et une oxydation des composants du canon, notamment de la chambre de combustion et de la buse, pour lesquels le refroidissement par eau doit être soigneusement conçu. L’utilisation d’un combustible liquide simplifie le processus de projection, améliore la sécurité opérationnelle, et diminue les coûts.

    Depuis le début des années 2000, le développement des systèmes HVOF a eu pour objectif de réduire la température des particules et à augmenter leur vitesse. Des vitesses de particules plus élevées ont été obtenues en utilisant des buses convergentes-divergentes de type Laval et des pressions de gaz plus élevées. La 3ème génération HVOF (DJ2700, DJ2800, JP5000) permet d’obtenir les performances suivantes :

    • pressions de 1 MPa (HVAF jusqu’à 2 MPa)
    • vitesse de particules de 650 m/s

     

    Deux types de pistolets caractérisés par la pression de la chambre :

    • basse pression
      • 0,2 à 0,6 MPa avec des apports de chaleur inférieurs à 600-700 MJ.
      • alimentés en hydrogène, propylène, méthane, propane, heptane, etc. avec de l’oxygène, ou encore du kérosène avec de l’air. Débits élevés de gaz combustible (60 à 120 l/min) et d’oxygène (280 à 600 l/min).
    • haute pression
      • 0,6 à 1 MPa avec des apports thermiques supérieurs à 1 GJ
      • alimentés par du kérosène combiné soit avec de l’oxygène, soit avec de l’air. Avec le kérosène, le liquide est alimenté entre 20 et 30 l/h avec des débits d’oxygène de l’ordre de 1 m3/min ou d’air jusqu’à 5 m3/min.

    En projection thermique, la combustion résulte d’une réaction chimique entre des combustibles qui sont des molécules d’hydrocarbures CxHy (ou parfois l’hydrogène H2) et l’oxygène (O2). La combustion peut être étudiée soit à l’équilibre et est caractérisée par sa température, sa pression et sa composition, soit hors équilibre, correspondant à des réactions rapides où la cinétique chimique définit la propagation de la flamme au sein de l’atmosphère. La réaction de combustion implique un important dégagement de chaleur. La stœchiométrie de la réaction correspond au cas où tous les atomes de carbone et d’hydrogène sont transformés en dioxyde de carbone et en eau. La combustion est caractérisée par le rapport molaire entre le combustible et l’oxydant. La modification de ce rapport modifie principalement l’enthalpie de la réaction de combustion et donc la température maximale de la flamme.

    1. HVAF

    Pour de nombreux matériaux métalliques ou cermets (principalement avec carbures), l’oxydation et la décarburation partielle doivent être évitées ou fortement réduites par diminution de la température de la flamme tout en augmentant sa vitesse. Pour les métaux durs et certains autres, les combinaisons vitesse et température des particules ne permettent pas d’obtenir les propriétés de revêtement souhaitées et des paramètres économiques optimaux (débits de poudre, rendement de dépôt). C’est le cas des carbures avec une perte élevée de carbone et des transformations de phase indésirables dans les revêtements par HVOF. Par projection cold spray, les propriétés des revêtements sont loin d’être suffisantes. C’est pourquoi, le développement de nouveaux procédés de projection thermique, caractérisés par la recherche d’une combinaison optimale de vitesse / température des particules avec des débits de poudre et rendements de dépôts élevées, s’est imposée.

    Après l’HVOF, J. W. Browning a développé le procédé HVAF en 1992 en remplaçant le gaz combustible par du pétrole liquide et l’oxygène par l’air. Cependant, cela nécessite des débits au moins cinq fois supérieurs à ceux de l’oxygène pur. L’azote de l’air ne participe pas à la combustion mais il doit être chauffé, ce qui entraîne des températures plus basses. Le process a été conçue pour exploiter le concept de « Hypervelocity Impact Fusion » : fusion de la matière à l’impact induite par les grandes vitesses des particules.

    Le HVAF utilise de l’air comprimé et du propane principalement, par opposition au mélange du HVOF. Cela impacte les revêtements. Les deux principales améliorations par rapport au procédé HVOF sont des températures de projection plus basses et des débits massiques de poudre plus élevés :

    • températures plus basses : les températures de projection plus basses permettent de « chauffer en douceur » les particules métalliques, cermets, ce qui produit un revêtement plus pur.
    • débits massiques plus élevés : la vitesse de projection du procédé HVAF peut être 4 à 5 plus rapide que celle du procédé HVOF. Cela signifie que l’on déposer plus rapidement un revêtement avec une plus faible rugosité et une meilleure adhérence.
    • pression de la chambre de combustion: supérieure à 0,8 MPa ce qui correspond à des débits d’air de l’ordre de 8-10 m3/min (HVOF : débits de gaz inférieurs à 1m3/min) induisant des vitesses de gaz très élevées (jusqu’à 2 000 m/s)

    L’utilisation de l’air présente deux avantages :

    • la température de la flamme diminue de 2850 à 1930°C
    • la présence d’azote dans l’air augmente la vitesse de la flamme, et donc des particules. Ces deux effets sont avantageux dans le cas des matériaux avec carbures qui ont tendance à s’oxyder et à se décarburer (perte de carbone due à l’oxydation).

    D’autres différences essentielles avec l’HVOF existent :

    les rendements énergétiques :

    • HVOF alimenté au kérosène : perte de chaleur considérable en raison du refroidissement par eau et de la température de combustion élevée (jusqu’à 100 kW)
    • HVAF : conçu de manière que l’air comprimé assure le refroidissement. Cet air est ensuite utilisé pour la combustion, en totalité ou en partie. Par conséquent, le processus ne nécessite pas d’eau de refroidissement. Les pertes de chaleur qui en résultent sont de l’ordre de 10% de l’apport énergétique nominal.

    les énergies nominales maximales :

    • HVOF : apport énergétique net d’environ 150 kW maximum
    • HVAF : apport énergétique nominal compris entre 100 et 400 kW. Cette grande différence dans en énergie effective disponible est la raison pour laquelle les débits massiques de poudre peuvent être jusqu’à 5 fois plus élevés dans le cas des matériaux à base de WC. Cela rend le procédé HVAF économiquement attractif.

    L’un des premiers systèmes commerciaux était l’HVAF « Aerospray » (1992, 1993) de Browning qui utilisait de la paraffine comme combustible. Plusieurs modèles de pistolets étaient disponibles. Une première amélioration de la conception du pistolet HVAF est l’introduction d’un bloc brûleur perméable dans la chambre de chambre de combustion interne (1999) par Belashchenko (Metalspray). D’autres progrès ont été réalisés par la suite comme l’introduction d’un élément catalytique dans le brûleur interne en 2001 ou l’amélioration de conception du pistolet en 2011.

    Cependant, des compresseurs plus grands et plus onéreux sont nécessaires, libérant de plus grandes quantités de chaleur. Un autre aspect du procédé HVAF est que l’injection de poudre est effectuée par injection axiale, de manière similaire aux systèmes HVOF (gaz). Par rapport à l’injection radiale des systèmes HVOF (liquide), cela donne plus de liberté dans le choix des poudres. Depuis quelques années, le procédé HVAF a été développé commercialement et a gagné sa part du marché en projection thermique. Les matériaux les plus utilisés sont ceux à base de carbure de tungstène.

     

    1. Phénomènes d’oxydation, de décomposition et de décarburation

    L’oxydation est un paramètre clé pour un procédé de projection thermique notamment pour les métaux ou composites à matrice métallique. Les particules combinées avec des carbures subissent une décomposition très sensible à l’oxydation. Également, les carbures ont également tendance à se dissoudre dans la matrice métallique lorsque sa température est trop élevée. Au sein du pistolet (chambre de combustion, buse et canon) et au cœur de la flamme, l’oxydation est présente en raison de l’excès d’oxygène. La température des particules joue un rôle clé dans le processus d’oxydation, surtout si elle est supérieure à la température de fusion.

    Le degré de transformation des phases dépend de la chaleur transférée aux particules, de la température de la flamme, du combustible utilisé et du type de poudre. Les transformations de phase augmentent lorsque l’injection de la poudre a lieu dans une région où la température de la flamme est la plus élevée, où la poudre est injectée directement dans la chambre de combustion (système Top Gun). Il y a moins de transformations de phase lorsque la poudre est injectée derrière la chambre de combustion dans une région où la température de la flamme est basse (systèmes JP5000 et Top Gun K), ou lorsque la température de la flamme est abaissée par de l’air de refroidissement (systèmes DJ 2600 et 2700). L’utilisation de poudres denses qui sont moins chauffées au cours du processus de projection réduisent les transformations de phase.

    Au cours de la projection HVOF, différents types de transformations de phase qui déterminent la microstructure et la chimie des revêtements interviennent. La décarburation par oxydation du WC conduit à la formation de W2C et de tungstène dans les revêtements, tandis que la réaction du WC avec la matrice de cobalt ou de cobalt chrome conduit à une solution de tungstène et de carbure dans la matrice et peut entraîner la formation de carbures mixtes (η-phases).

    De plus, la solidification rapide du matrice cobalt sursaturée (tungstène, carbone) à l’impact des particules entraîne la formation d’une matrice amorphe ou nanocristalline. La quantité de phase amorphe dans le revêtement est donc déterminée par la quantité de matériau qui fond pendant le processus de projection.

     

    1. Formation des lamelles et des revêtements

    Le comportement d’étalement d’une gouttelette à deux phases (solide – liquide) indique clairement que la microstructure du revêtement de cermet sera significativement influencée par la taille initiale des particules de carbure. Sous des conditions de fusion adéquates, la réaction métallurgique entre le liant fondu et les particules de carbure solides, tels que la dissolution du carbure dans la matrice du liant, et le rebond physique des plus grosses particules de carbure peut se produire pendant la projection. La vitesse élevée des particules favorise le rebond des particules de carbure les plus grandes sur la surface du substrat.

    Lorsqu’une gouttelette fondue entre en contact avec le substrat, elle doit idéalement s’étaler pour former un splat en forme de disque avec une distribution d’épaisseur homogène. L’épaisseur moyenne du splat est déterminée par le nombre de Reynolds de la gouttelette, qui dépend des paramètres de la gouttelette : sa taille, sa vitesse et sa température. En supposant que les particules solides dans un flux de gouttelettes à deux phases suivent la phase liquide, l’épaisseur du splat sera influencée par la taille de la particule de carbure. Pour une gouttelette solide – liquide avec des carbures solides dont la taille est inférieure à l’épaisseur attendue du splat, l’épaisseur du splat sera déterminée par différents facteurs.

    La taille et le contenu des particules en WC, la porosité de la poudre ainsi que la dureté et la rugosité du substrat peuvent tous influencer de manière significative la capacité d’aplatissement des particules impactant le substrat. Les particules poreuses présentent une meilleure capacité de déformation ou d’aplatissement à l’impact que les particules denses et, par conséquent, elles ont moins de chances de rebondir. Cependant, outre l’effet de la porosité, la taille des particules est un autre facteur clé qui détermine le comportement d’aplatissement. Pour les particules homogènes, les plus petites tendent à présenter une plus grande résistance à la déformation lors de l’impact.

    Plusieurs études ont montré l’effet des dimensions du carbure sur le comportement d’aplatissement des particules à l’impact. Si la taille de la particule est beaucoup plus grande que la taille du carbure la déformabilité de la particule est régie par les propriétés équivalentes du liant et des particules de carbure. Si taille de la particule est équivalente à taille du carbure, les particules de carbure solides dominent le comportement d’aplatissement. Enfin si la taille de la particule est plus petite que la taille du carbure, la particule solide a une forme bosselée et l’épaisseur moyenne du splat est comparable à la taille des particules solides de carbure.

    Pendant projection de poudres fines et nanostructurées de WC-Co par exemple, une fusion plus intense et une surchauffe partielle de la surface des particules thermosensibles se produit, tandis que la partie interne de la particule est chauffée mais reste principalement à l’état solide. Cet effet est influencé de manière significative par la porosité interne des particules qui limite la conduction de la chaleur vers le cœur de la particule. Cependant, en raison de ces effets, une région intermédiaire se forme entre le noyau solide et la particule fondue. La masse, la porosité, la forme ainsi que le rapport surface/volume des particules déterminent l’intensité de l’interaction avec le flux de gaz du procédé. Le comportement thermique des particules et leur temps de séjour (qui est lié à la vitesse des particules) contrôlent à leur tour l’état de fusion et la température des particules, et enfin l’intensité des réactions de la matrice de carbure, notamment la formation de régions de Co amorphe ou de phases mixtes ternaires.

    La perte de carbure provient du rebond du carbure et/ou du dépôt sélectif de particules riches en matrice. La rugosité de la surface du substrat est un autre facteur influençant le comportement d’aplatissement des particules et, par conséquent, la vitesse de dépôt. Une rugosité plus élevée peut entraîner une contrainte de cisaillement induite plus importante sur la particule lors de l’impact, ce qui conduit à un meilleur aplatissement.

     

    1. Adhérence

    Lorsque l’impact d’une gouttelette fondue n’induit pas la fusion locale du substrat et la formation subséquente d’une liaison métallurgique avec lui, l’adhésion dépend principalement de l’effet de verrouillage mécanique à la surface rugueuse. L’effet des matériaux sur l’adhérence est alors limité. Par conséquent, la force adhésive du revêtement est sur une plage allant de plusieurs MPa à environ 60 MPa en fonction des conditions de surface du substrat et de la projection. Dans le cas des gouttelettes à deux phases solide-liquide qui frappent un substrat, comme dans le procédé HVOF, l’effet des matériaux de projection devient significatif. Les revêtements HVOF/HVAF présentent une excellente force d’adhérence supérieure à 70 MPa (ce qui correspond à la résistance des colles couramment utilisés pour les essais de traction). Toutes ces déformations forcées du substrat par l’impact à haute vitesse des particules à deux phases avec des particules solides conduisent à la formation d’un fort effet de verrouillage si la fusion des particules est très limitée. Cet état diphasique contribue de manière significative à la bonne adhérence des revêtements et cette état est une condition nécessaire pour déposer des revêtements d’adhérence élevée.

    Les impacts à haute vitesse conduisent à une action de martelage de la surface et des particules précédentes. Cela compacte les particules situées en dessous réduisant la porosité. Cela entraîne aussi des contraintes résiduelles de compression dans les revêtements. Des mesures ont révélé que la contrainte résiduelle à la surface des revêtements HVOF est faible, souvent en tension, mais que la contrainte à l’intérieur des revêtements est à un niveau élevé de compression. Cette faible valeur à la surface reflète l’absence d’effet de martelage « peening effect » de la dernière couche déposée.

     

    1. Paramètres et propriétés

    La dureté et la force d’adhérence des revêtements sont principalement déterminées par la vitesse d’impact des particules, et sont, par conséquent, plus élevées lorsque des systèmes sont équipés d’une buse de Laval convergente-divergente qui offrent des vitesses de particules supérieures.

    La porosité des revêtements est également affectée par le comportement de fusion des particules. Les poudres denses, produites par frittage ou la fusion, sont difficiles à faire fondre dans le procédé HVOF. Ainsi, les revêtements avec ces poudres présentent une porosité plus élevée, en particulier lorsque les systèmes utilisés offrent un chauffage assez faible des particules.

    Les particules de carbure influencent significativement les performances des revêtements cermet. La taille des particules et la teneur en carbure dans un revêtement cermet sont deux paramètres déterminant pour la résistance à l’usure par abrasion. En utilisant une poudre avec de petits carbures, un nombre substantiel de particules de carbure peuvent être retenues dans le revêtement, ce qui permet d’améliorer les performances en matière d’usure.

    En raison de leur masse plus faible, les fines granulométries peuvent être accélérés plus rapidement dans le jet de gaz du procédé HVOF et donc atteindre des de particules plus élevées. Ainsi, les revêtements deviennent plus denses et présentent une rugosité plus faible. Une plus grande proportion peut être convertie en phase fondue par rapport aux poudres conventionnelles ou nanostructurées. Par conséquent, une meilleure déformation et un meilleur enrobage des particules dans le revêtement. Pour la même raison, les agglomérats fins perdent aussi plus rapidement leur vitesse et leur température lorsqu’ils sont projetés.

    Les revêtements HVAF présentent une porosité plus faible et des carbures primaires plus fins et bien répartis : libre parcours moyen relativement plus faible. L’utilisation de poudres fines produit des revêtements plus durs, avec une meilleure résistance à la rupture par exemple et un module élastique plus élevé. Les procédés HVOF et HVAF sont tous deux capables de produire des revêtements présentant des propriétés tribologiques satisfaisantes qui sont en mesure de répondre aux applications industrielles. La sélection du procédé de dépôt et de la poudre doit se faire en fonction de l’application spécifique, étant donné que des conditions tribologiques distinctes peuvent engendrer des propriétés de revêtement différentes.

     

    1. L’essentiel

    Le procédé HVOF permet d’obtenir des revêtements à haute densité en raison de l’énergie d’impact élevée des particules (entre 400 et 650 m/s). Les courts temps de séjour des particules à des températures assez basses (en augmentant le débit de gaz) permet de déposer des particules légèrement en dessous de la température de fusion, réduisant ainsi l’oxydation et la décomposition des matériaux tels que le WC. Les particules ont une meilleure adhérence grâce à la vitesse d’impact élevée et une moindre dégradation des matériaux projetés. Ainsi, ces revêtements présentent une meilleure résistance à l’usure et une plus grande dureté que les revêtements projetés par flamme ou par plasma. Avec la troisième génération de pistolets, on obtient une porosité suffisamment faible pour que ces revêtements puissent être utilisés pour la protection contre la corrosion. Les revêtements présentent principalement une contrainte résiduelle de compression, alors que ceux projetés par flammes ou par plasma sont souvent des contraintes de traction.

    Le procédé de projection HVAF, est un procédé flamme à haute vitesse utilisant l’air comme gaz oxydant. Le concept permet aux particules d’être projetées à une température inférieure ou voisine de leur point de fusion, mais avec des vitesses de élevées, de sorte que la déformation plastique à l’impact devient possible permettant la formation d’un revêtement. Le procédé HVAF est plus froid et plus rapide par nature, avec un apport d’énergie nominale plus élevé que le HVOF. La température plus basse de la flamme et la vitesse accrue des particules ont pour effet que la fusion de la matrice métallique peut être contrôlée de manière qu’elle ne soit fondue uniquement pendant l’impact sur le substrat, et non dans la flamme. Pour cette raison, on peut s’attendre à ce que, par rapport au procédé HVOF, il y ait moins d’oxydation et de décarburation.

     

     

     

     

  • Développement de nouvelles torches plasma dites à cascade

    La technologie de projection thermique permet la production de revêtements sur des surfaces ou des pièces techniques. Métaux, céramiques, polymères ou autres alliages et composites, une gamme très variée de matériaux peut être appliquée pour donner à la pièce (substrat) une propriété fonctionnelle que le matériau de base ne possède pas. Il peut s’agir de protection contre l’usure ou la corrosion, d’isolation thermique ou électrique, de biocompatibilité ou d’action virucide. Ainsi, la plupart des secteurs industriels tels que le transport, l’énergie, le biomédical, l’électronique, etc. sont concernés. Par rapport aux autres procédés (PVD, CVD, voie humide, etc.), la projection thermique permet des taux de dépôt élevés et s’adapte à la forme/taille des pièces à traiter. Tout procédé de projection thermique consiste à faire fondre (énergie thermique), accélérer (énergie cinétique) et projeter (énergie mécanique) un matériau sous forme de poudre à grande vitesse sur une pièce à revêtir. Dans la source de chaleur, des gouttelettes du matériau se forment. A l’impact, les particules s’étalent sous forme de lamelles et se solidifient à des vitesses de trempe très élevées. Elles forment un dépôt par empilement successif de ces lamelles.

    Parmi les différents procédés de projection thermique (flamme, plasma ou arc électrique), la technologie plasma est l’une des plus utilisées dans l’industrie. La gamme de matériaux pouvant être projetés est très large, y compris les céramiques ou les métaux à haut point de fusion. C’est une technique très flexible et efficace pour s’adapter aux environnements industriels préexistants. Avec un faible encombrement, le procédé génère un jet de plasma de quelques centimètres, qui est facilement manipulé sur un bras robotisé pour traiter des pièces de grand volume. En outre, le procédé peut être considéré comme relativement modéré en termes de coût par rapport à d’autres techniques de traitement de surface mais il est également plus respectueux de l’environnement par rapport à la voie humide.

    Le principe de cette technologie est de créer un plasma à haute énergie capable de faire fondre le matériau. Le plasma est créé dans une chambre à l’intérieur d’une torche formée d’une cathode et d’une anode dans laquelle est injecté un mélange de gaz plasmagènes (argon, hydrogène, hélium, etc.). Le gaz froid qui traverse la chambre est ionisé par l’arc électrique et forme un plasma. Les régions les plus chaudes du plasma à la sortie de l’anode peuvent atteindre 15 000 K, et une vitesse de l’ordre de 2000 m/s. Un jet plasma est constitué d’une colonne d’arc principale, fixée à l’extrémité de la pointe de la cathode qui est la source des électrons, et d’une colonne qui se termine à un pied d’arc sur la surface interne de l’anode. Ainsi, quel que soit le procédé de projection plasma, l’outil de base est la torche qui produit le jet  plasma. La conception géométrique d’une torche à plasma classique consiste donc en une cathode et une anode. La cathode est généralement une pointe de tungstène de forme conique et est associée à une anode de cuivre tubulaire creuse qui lui est concentrique. Depuis de nombreuses années, cette géométrie de torche à plasma à deux électrodes (c’est-à-dire le type PTF4) est privilégiée dans l’industrie. Néanmoins, elle est caractérisée par des phénomènes aléatoires et souvent instables. Les causes sont nombreuses comme l’instabilité de l’arc électrique dans la buse dépendant notamment de l’usure de l’anode et du mélange gazeux formant le plasma.

    Si l’on se concentre sur l’une des instabilités les plus problématiques de cette technique, on remarque que le pied d’arc se déplace en permanence sur la surface de l’anode dans un mouvement de va-et-vient. Une phase d’allongement de l’arc en aval de l’anode est interrompue par une rupture de l’arc qui réapparaît en amont ou en aval du pied d’arc précédent. Ensuite, l’attache de l’arc est soumise à un déplacement aléatoire au niveau de la paroi de l’anode. Il est clairement prouvé aujourd’hui que les interactions arc-électrode créent des problèmes particuliers dans le développement des dispositifs à plasma d’arc. Ces variations de longueur d’arc induisent une variation très importante de la tension de fonctionnement de la torche réduisant la qualité des revêtements. L’utilisation de gaz secondaires diatomiques comme l’hydrogène augmente l’intensité de ces fluctuations de tension, ce qui entraîne inévitablement des variations dans le traitement thermique des particules, influençant finalement la qualité du revêtement.

    L’instabilité du jet peut être observée par différents moyens :

    • déviation et dispersion des trajectoires des particules dues à la variation de la quantité de mouvement du jet ;
    • élargissement des distributions locales de vitesse et de température des particules. En effet, la variation continue de l’enthalpie fournie au gaz entraîne des fluctuations des dimensions du jet et de ses caractéristiques (vitesse, température, composition) ;
    • caméra à grande vitesse.

    Les fluctuations du pied d’arc sont causées par les fluctuations de la tension de l’arc aux bornes des électrodes. Ainsi, pour contrôler précisément les variations de cette tension d’arc, il faudrait essayer de réduire fortement, voire d’éliminer ces fluctuations, mais cela n’est pas possible car c’est inhérent au fonctionnement de la torche à plasma. Il est donc nécessaire de trouver une autre solution pour optimiser ce procédé de projection.

    C’est pourquoi de nouvelles générations de torches plasma sont apparues ces dernières années. Les développements se sont concentrés sur l’augmentation de la tension d’arc la plus élevée possible afin de permettre des niveaux de puissance élevés tout en maintenant le courant d’arc le plus faible possible. Ces nouvelles torches dites à cascades ou segmentées sont caractérisées par un déplacement réduit de l’arc dû à la présence de neutrodes entre la cathode et l’anode. Ces torches utilisent une anode segmentée à cascades constituée d’un empilement d’anneaux de cuivre isolés les uns des autres (les « neutrodes ») et délimitée par un anneau sur lequel est fixé l’arc. Cette conception permet également de stabiliser l’arc puisque le mouvement de l’arc est limité à l’anneau de l’anode. Une autre voie explorée est la possibilité de contrôler le mouvement de l’arc, notamment par l’application d’un champ magnétique externe à la torche.
    La grande longueur de l’arc permet d’obtenir une tension plus élevée et surtout plus stable. De plus, cette nouvelle géométrie permet au plasma d’exister plus près de la sortie de la buse (anode) ce qui améliore l’efficacité de la torche (moins de perte de chaleur lors du refroidissement) et augmente la quantité d’énergie disponible pour traiter les particules. La reproductibilité des revêtements est alors améliorée. Des courants et des débits de gaz secondaire plus faibles sont alors utilisés pour fondre les matériaux et produire des revêtements. Une possible plus faible usure des électrodes et donc un coût d’utilisation réduit est un avantage qui semble se dessiner. Ces nouvelles propriétés de l’arc et la configuration de la torche à plasma ouvrent même la voie à l’utilisation de matériaux inhabituels au procédé plasma tels que les carbures. Ceux-ci se décomposent en raison de la température élevée du plasma avec les torches F4MB classiques et les procédés HVOF/HVAF sont alors préférés. Cela ouvre la porte à une possible augmentation de la gamme de matériaux pour le plasma.

    Cependant, la caractérisation de ces torches en cascade est encore très empirique, notamment en ce qui concerne la configuration des neutrodes. L’équipe PMDM LERMPS de l’ICB réalise actuellement l’étude de ces torches au travers de partenariats industriels et académiques pour tirer profit des ses propriétés prometteuses. Notamment avec la société Gulhfi AG, des torches modulaires avec différents types de conceptions (longueurs de cascades) sont analysées en termes de puissance, fluctuations, propriétés des particules en vol et des revêtements.

  • A3TS

    L’équipe ICB PMDM LERMPS sera présente à la 7ème édition des journées de Pau A3TS sur la projection thermique. Christophe Verdy assurera deux présentations sur les torches plasma à cascades modulaires et l’optimisation des trajectoires robot pour la réparation par Cold Spray…

    https://www.a3ts.org/wp-content/uploads/2021/10/Programme_jt_pau_2021.pdf

  • Soutenance HDR

    Soutenance HDR de notre collègue Rija Nirina RAOELISON en approche :

    Contributions à l’optimisation de procédés de fabrication par collision à haute vitesse : cas du procédé additif Cold Spraying et du soudage par impact

    La soutenance aura lieu le lundi 13/12

  • Soutenance de thèse

    SHUOHONG GAO – 09/12/2021

     

     Procédé de fabrication additive et caractérisation des alliages magnétiques doux Fe-Si

    Résumé : Le développement de l’hydrogène comme vecteur énergétique du 21ème siècle dépend fortement des performances de stockage. Aujourd’hui, plusieurs solutions sont envisagées pour stocker l’hydrogène. Chaque solution présente des avantages et des inconvénients selon certains critères : la masse, la capacité de stockage, la sécurité, la cinétique de la charge/décharge, etc. Pour les systèmes embarqués, un mode de stockage approprié est basé sur l’utilisation de matériaux solides, dont certains peuvent absorber l’hydrogène d’une manière réversible sous certaines conditions de température et de pression, pour former des hydrures. Ce mode est prometteur car les densités d’hydrogène stocké sous cette forme peuvent atteindre des valeurs supérieures à celles de l’hydrogène liquide. En plus de leurs propriétés de stockage, ces composés ont la capacité de convertir l’énergie chimique en chaleur en offrant une large gamme d’applications dans le domaine des pompes à chaleur. Pour rendre attractive cette technique de stockage, nous devons innover sur certains points, qui freinent le développement des matériaux comme l’amélioration de la capacité de stockage, les techniques d’élaboration, etc. Une bonne connaissance des paramètres structuraux de l’hydrure est requise pour une bonne gestion de l’énergie échangée entre les piles à combustible et un réservoir d’hydrure pour une application de véhicule. Les principaux objectifs de cette thèse sont les suivants : Le développement de nouveaux hydrures métalliques pour les réservoirs d’hydrogène. Pour cela, l’étude et le développement de nouveaux matériaux pour le stockage de l’hydrogène peuvent se faire à un niveau fondamental en utilisant une simulation basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). L’analyse de la stabilité des systèmes étudiés est faite en utilisant l’approximation de gradient généralisée (GGA). D’un point de vue expérimental, la caractérisation des matériaux élaborés par différents procédés est faite en utilisant plusieurs techniques : analyse thermogravimétrique, microscopie électronique à balayage, la diffraction des rayons X combinée avec la méthode de Rietveld pour vérifier la réalisation de la structure et ensuite étudier la sorption et la désorption de l’hydrogène.

    https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6871428277345497088

  • Soutenance de thèse

    Mohamed Amine LAHLOU NABIL – 08/12/2021

     

    Matériaux nanostructurés à base d’hydrures métalliques pour le stockage d’hydrogène dédiés aux véhicules électriques équipés de pile à combustible.

    Résumé : Le développement de l’hydrogène comme vecteur énergétique du 21ème siècle dépend fortement des performances de stockage. Aujourd’hui, plusieurs solutions sont envisagées pour stocker l’hydrogène. Chaque solution présente des avantages et des inconvénients selon certains critères : la masse, la capacité de stockage, la sécurité, la cinétique de la charge/décharge, etc. Pour les systèmes embarqués, un mode de stockage approprié est basé sur l’utilisation de matériaux solides, dont certains peuvent absorber l’hydrogène d’une manière réversible sous certaines conditions de température et de pression, pour former des hydrures. Ce mode est prometteur car les densités d’hydrogène stocké sous cette forme peuvent atteindre des valeurs supérieures à celles de l’hydrogène liquide. En plus de leurs propriétés de stockage, ces composés ont la capacité de convertir l’énergie chimique en chaleur en offrant une large gamme d’applications dans le domaine des pompes à chaleur. Pour rendre attractive cette technique de stockage, nous devons innover sur certains points, qui freinent le développement des matériaux comme l’amélioration de la capacité de stockage, les techniques d’élaboration, etc. Une bonne connaissance des paramètres structuraux de l’hydrure est requise pour une bonne gestion de l’énergie échangée entre les piles à combustible et un réservoir d’hydrure pour une application de véhicule. Les principaux objectifs de cette thèse sont les suivants : Le développement de nouveaux hydrures métalliques pour les réservoirs d’hydrogène. Pour cela, l’étude et le développement de nouveaux matériaux pour le stockage de l’hydrogène peuvent se faire à un niveau fondamental en utilisant une simulation basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). L’analyse de la stabilité des systèmes étudiés est faite en utilisant l’approximation de gradient généralisée (GGA). D’un point de vue expérimental, la caractérisation des matériaux élaborés par différents procédés est faite en utilisant plusieurs techniques : analyse thermogravimétrique, microscopie électronique à balayage, la diffraction des rayons X combinée avec la méthode de Rietveld pour vérifier la réalisation de la structure et ensuite étudier la sorption et la désorption de l’hydrogène.

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  • Prix de thèse attribué à l’équipe par le GFDM-FACE

    Du 6 au 8 octobre 2021 ont eu lieu les journées scientifiques du GFDM-FACE (Groupe Francophone de Densification de Matériaux par Frittage Assisté sous Champ Electromagnétique). Au cours de ces 3 jours, la communauté francophone travaillant sur toutes les thématiques associées au frittage flash, frittage micro-ondes, SPS … a pu faire le point sur l’avancée des dernières recherches dans ce secteur très actif. 33 présentations orales étaient proposées ainsi qu’une session poster. A cette occasion, Lisa AUDOUARD, doctorante en fin de première année à l’ICB dans le cadre d’un projet CNES/ONERA/UTBM a présenté ses travaux de thèse et ses résultats déjà très riches portant sur la conception de céramiques oxydes par frittage FAST. Elle a ainsi remporté le prix de thèse attribué par le GFDM-FACE. Toutes nos félicitations à elle.

    Coté entreprise, Foad Naimi a présenté les travaux en cours au sein de Sintermat, start-up issue également du laboratoire ICB.

     

  • Poste d’enseignant chercheur contractuel dans l’équipe

    Poste d’enseignant chercheur contractuel de 3 ans

    Enseignement : première à la cinquième année du cursus ingénieur et, notamment dans les formations en Mécanique et Systèmes Industriels. Les matières à enseigner relèvent donc de la physique et de la technologie de base pour la première et deuxième année du cursus ingénieur en 5 ans, ainsi que des enseignements en modélisation numérique, CAO, matériaux et procédés de production conventionnels et non conventionnels pour les formations en mécanique et systèmes industriels (année 3, 4 et 5 du cycle ingénieur)

    Recherche : problématiques liées aux procédés de fabrication par ajout de matière de type par voie sèche. Développement de procédés de fabrication par microfusion laser sur lit de poudre (SLM).

    http://lermps.utbm.fr/wp-content/uploads/2021/07/Profil-ECC-PMDM-2021-2022.pdf

     

     

  • Soutenance de thèse

    Shiming Xie – 17/06/2021

     

    Etude du revêtement nanostructuré préparé par projection plasma de suspension sous basse pression

    Résumé : Le développement de l’hydrogène comme vecteur énergétique du 21ème siècle dépend fortement des performances de stockage. Aujourd’hui, plusieurs solutions sont envisagées pour stocker l’hydrogène. Chaque solution présente des avantages et des inconvénients selon certains critères : la masse, la capacité de stockage, la sécurité, la cinétique de la charge/décharge, etc. Pour les systèmes embarqués, un mode de stockage approprié est basé sur l’utilisation de matériaux solides, dont certains peuvent absorber l’hydrogène d’une manière réversible sous certaines conditions de température et de pression, pour former des hydrures. Ce mode est prometteur car les densités d’hydrogène stocké sous cette forme peuvent atteindre des valeurs supérieures à celles de l’hydrogène liquide. En plus de leurs propriétés de stockage, ces composés ont la capacité de convertir l’énergie chimique en chaleur en offrant une large gamme d’applications dans le domaine des pompes à chaleur. Pour rendre attractive cette technique de stockage, nous devons innover sur certains points, qui freinent le développement des matériaux comme l’amélioration de la capacité de stockage, les techniques d’élaboration, etc. Une bonne connaissance des paramètres structuraux de l’hydrure est requise pour une bonne gestion de l’énergie échangée entre les piles à combustible et un réservoir d’hydrure pour une application de véhicule. Les principaux objectifs de cette thèse sont les suivants : Le développement de nouveaux hydrures métalliques pour les réservoirs d’hydrogène. Pour cela, l’étude et le développement de nouveaux matériaux pour le stockage de l’hydrogène peuvent se faire à un niveau fondamental en utilisant une simulation basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). L’analyse de la stabilité des systèmes étudiés est faite en utilisant l’approximation de gradient généralisée (GGA). D’un point de vue expérimental, la caractérisation des matériaux élaborés par différents procédés est faite en utilisant plusieurs techniques : analyse thermogravimétrique, microscopie électronique à balayage, la diffraction des rayons X combinée avec la méthode de Rietveld pour vérifier la réalisation de la structure et ensuite étudier la sorption et la désorption de l’hydrogène.

    https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6871428277345497088

  • Formation continue en projection thermique – Société Patria

    La semaine dernière, la société Patria spécialisée dans la maintenance, la révision et la réparation de moteurs d’avions militaires, notamment les moteurs F100 de Pratt & Whitney qui opèrent sur les avions F-15 et F-16, est venue améliorer ses compétences en projection thermique. Une formation théorique et pratique a été assurée toute la semaine dernière. Nous les remercions pour leur confiance.

  • Projection thermique et émissions de particules fines 🌪️

    Les procédés métallurgiques à haute température tels que l’atomisation de poudre, la projection thermique ou la fabrication additive, entraînent la production d’effluents métalliques particulaires, composés pour partie de nanoparticules. Il existe un besoin en matière de connaissances, tant au niveau des propriétés de ces émissions, qu’en matière de gestion, c’est-à-dire de captage ou confinement, et de traitement. Le projet CaRPE en lien avec l’ADEME se propose de contribuer à ce développement de connaissances, en rassemblant des acteurs de différentes spécialités (chercheurs en génie des procédés, utilisateurs de procédés, spécialistes de l’analyse de procédés en matière de risque d’émission, et enfin spécialistes en gestion des effluents) afin de répondre aux défis posés et promouvoir un développement toujours plus sûr de ces procédés.

    La première partie de ce projet a porté sur un état de l’art des émissions de particules autour du procédé de projection thermique en premier lieu, avec une enquête sur les habitudes des industrielles face à ce phénomène invisible. Vous trouverez tous les éléments dans cet article :

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652621011719?dgcid=author

     

  • Révolution des composites à matrice céramique

    Le laboratoire ICB a l’honneur de participer depuis le 01/10/20 au projet européen CEM WAVE financé par la commission européenne dans le cadre des projets RIA (Grant agreement N°958170). Ce projet CEM WAVE ( Novel Ceramic matrix composites produced with microwave assisted chemical vapor infiltration process for energy-intensive industries) s’inscrit dans la stratégie de l’Europe de développer des innovations technologiques permettant l’exploitation des énergies renouvelables dans des industries fortement consommatrices d’énergie.  Leur potentielle utilisation s’accompagne du développement de matériaux résistants aux températures très élevées et aux environnements corrosifs pour lesquels les matériaux composites à matrice céramique (CMC) présentent un réel intérêt.

    Le projet CEM-WAVE propose un processus de production de CMC innovant qui repose sur des technologies d’infiltration chimique en phase vapeur assistée par micro-ondes permettant de réduire significativement les coûts d’élaboration de ces matériaux. Le projet développera, en particulier, des technologies avancées d’assemblage et de revêtement afin de produire des composants de forme complexe résistant à la corrosion à haute température.

    Ce projet regroupe 12 partenaires issus de 5 pays Allemagne, Angleterre, Espagne, France et Italie dont est issu le coordinateur Pr Lazerri de l’université de Pise.

    Dans ce contexte, le département PMDM de l’ICB participe au consortium sous la bannière du CNRS au même titre que les laboratoires LCTS et CEMHTI. Dans le cadre de ce projet, les activités du laboratoire visent à évaluer le comportement des matériaux élaborés, des assemblages et des protections dans un environnement représentatif d’une application en sidérurgie telle que les tubes radiant.

    Contact ICB: P. Bertrand ( pierre.bertrand@utbm.fr)

    CEM WAVE site web:  https://www.cem-wave.eu/