RÉSULTATS DES DÉPÔTS ÉLABORÉS

Ce chapitre a pour but de présenter les résultats d’une nouvelle technique, par perçage, simple à mettre en œuvre, pour mesurer les propriétés mécaniques des dépôts élaborés par projection thermique. Les performances des revêtements, notamment les performances mécaniques, sont fortement affectées par leur structure (morphologie et défauts) ainsi que par leur composition chimique (nature et type des phases). En prenant en compte ces observations, ce chapitre présente, d’une part, les résultats de l’étude des propriétés physico-chimiques (structure, composition chimique et phases) des revêtements élaborés par projection plasma et d’autre part, leurs effets sur les performances mécaniques tout en présentant les résultats obtenus avec la méthode du perçage (statique et dynamique) comme un moyen alternatif et facile à mettre en œuvre pour déterminer les propriétés mécaniques de ce type de matériaux. L’évaluation de la sensibilité de la méthode par perçage aux variations de la composition chimique et structurale est étudiée ainsi que l’effet de l’épaisseur et la porosité des dépôts sur les résultats de perçage. Cette étude a été menée sur huit dépôts élaborés par projection plasma à partir de poudres micrométriques et de poudres nanométriques agglomérées de nature et composition chimique différentes. Quatre dépôts dits « épais » avec une épaisseur entre 250 et 300 µm ont été réalisés avec les poudres d’alumine/15wt % oxyde de titane (AT15F), de zircone yttriée (ZF) et un mélange 50/50 % en masse des poudres d’alumine et de zircone yttriée (AZF). De plus un dépôt d’épaisseur intermédiaire, voisine de 550 µm, a été réalisé avec la poudre d’alumine/15wt % oxyde de titane (AT15M).

Caractéristiques physiques et structure des dépôts

L’épaisseur moyenne et la rugosité moyenne de la surface brute de chaque dépôt sont reportées dans le Tableau 6. Les épaisseurs ont été mesurées à partir de dans les valeurs (pouvant aller jusqu’à une cinquantaine de m), caractéristique du procédé plasma. L’analyse de l’état de surface des dépôts montre que la rugosité de surface de l’ensemble des dépôts varie entre 4,6 et 10,5 m selon la nature des matériaux projetés, la taille des particules et l’épaisseur des dépôts réalisés. Pour la même poudre projetée (AT15), on constate que la rugosité de surface augmente (de 6,6 ± 0,8 m à 8,9 ± 1,6 m) lorsque l’épaisseur du dépôt augmente (de 230 m à 830 m) de même que la dispersion des mesures, ce qui peut être expliqué par les défauts d’empilement des lamelles qui augmentent avec l’épaisseur du dépôt. Ces effets ont également été mis en évidence par Sarikaya [103]. De même, il a été constaté que d’une manière générale, pour une distribution granulométrie de particules similaires, la rugosité de surface des dépôts diminue lorsque la température de fusion du matériau projeté diminue. Les dépôts d’alumine et/ou d’oxyde de titane voient leur rugosité de surface diminuer lorsque le taux de TiO2 augmente du fait que la température de fusion du TiO2 (1 843 °C) est inférieure à celle de l’alumine (2 072 °C).

Cependant, bien que la température de fusion de la zircone (2 715 °C) soit largement supérieure à celle des autres poudres (voisine de 2 000 °C), la rugosité de surface du dépôt (ZE) est la plus faible (4,6 ± 0,3 m). Ceci peut s’expliquer par la structure de la poudre de départ composée de particules nanométriques agglomérées plus faciles à fondre, de par leur faible taille. La structure et la porosité des dépôts d’alumine, d’oxyde de titane, de zircone et des composites élaborés par projection plasma à pression atmosphérique ont été évaluées sur la surface et sur la coupe pour chaque dépôt.  L’observation MEB montre que la surface de l’ensemble des dépôts présente une structure constituée de lamelles (correspondant aux particules écrasées et étalées) contenant des fissures et des pores inter- et extra-lamellaires. La Figure 29 présente une surface type des dépôts.