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Other titre : Développement de barrières thermiques métalliques

dc.contributor.advisor[non identifié]fr
dc.contributor.authorShin, Dong-IIfr
dc.date.accessioned2014-05-15T12:32:20Z
dc.date.available2014-05-15T12:32:20Z
dc.date.created2005fr
dc.date.issued2005fr
dc.identifier.isbn9780494148785fr
dc.identifier.urihttp://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1777
dc.description.abstractIn this work, metal-based thermal barrier coatings (MBTBCs) have been produced, using high frequency induction plasma spraying (IPS) of iron-based nanostructured alloy powders. Important advances have been made over recent years to the development of ceramic-based thermal barrier coatings (TBCs) for internal combustion engines application, but they are not yet applied in mass production situations. Besides the important economic considerations, the reliability of ceramic: TBCs is also an issue, being associated with the difficulty of predicting their"in-service" lifetime. Through engineering of the nano/amorphous structure of MBTBCs, their thermal conductivity can be made as low as those of ceramic-based TBCs, with reduced mean free paths of the electrons/phonons scattering.In this work, nano/amorphous structured coatings were deposited by IPS using the following spray parameters: spraying distance (210 [tilde] 270 mm), plasma gas composition (Ar/N[subscript 2]), IPS torch power (24kW), and powder feed-rate (16g/min.). The structure and properties of the deposited layers were characterized through SEM (Scanning Electron Microscopy) observations. The thermal diffusivity ([alpha]) properties of the MBTBCs were measured using a laser flash method. Density ([rho]) and specific heat (C [subscript p]) of the MBTBCs were also measured, and their thermal conductivity (k) calculated (k =[alpha]pC[subscript p]). The thermal conductivity of MBTBCs was found to be as low as 1.99 W/m/K. The heat treatment study showed that crystal structure changes, and grain size growth from a few nanometers to tenth of nanometers occurred at 550[degree Celcius] under static exposure conditions. Thermal expansion coefficient (TEC) of MBTBCs was 13E-6/K, which is close to the TEC of cast iron and thus, closer to the TEC values of aluminium alloys than are conventional TBCs. Fracture toughness of MBTBCs has also been assessed by use of Vickers hardness tests, with a 500 g load for 15 s, and the results show that there are no measurable crack developments around"Indented" areas on all samples of MBTBCs tested.fr
dc.description.abstractRésumé : Ce travail concerne les revêtements de barrières thermiques à base de métal (MBTBCs). Ces barrières thenniques sont produites à l'aide de la technique de projection par plasma inductif (IPS) à haute fréquence en projetant des poudres nanométriques d'alliages de fer. Des progrès considérables ont été réalisés ces dernières années relativement au développement des barrières thermiques à base de céramique (TBCs) pour une utilisation potentielle dans les moteurs à combustion interne à très haute efficacité. Cependant, elles ne sont pas encore appliquées dans des productions massives. Au-delà de l'aspect économique, la fiabilité des TBCs en céramique est certainement une autre bonne raison, du fait de la difficulté de prévoir leur durée de vie en service. Avec la technologie des MBTBCs développée à base de structure nanométrique d'alliages métalliques, leur conductivité thermique peut être rendue aussi basse que celle des TBCs classiques, du fait de la dispersion des électrons/phonons par la structure nanométrique. Dans ce travail, les revêtements de structure nana/amorphes ont été déposés en utilisant les paramètres de projection suivants: distance de pulvérisation (210 ~ 270 mm), composition du gaz plasmagène (Ar/N2), puissance de la torche IPS (24kW), débit d'alimentation de poudre (16g/min.). La structure et les propriétés des couches déposées ont été caractérisées par des observations au MEB (Microscope Électronique à Balayage). Les propriétés de diffusivité thermique ( a) des MBTBCs ont été mesurées en utilisant une méthode par laser. La densité (p) et la chaleur spécifique ( Cp) des MBTBCs ont été également mesurées, et leur conductivité thermique (k) calculée (k =apCp). La conductivité thermique de MBTBCs a été évaluée à 1.99 W/m/K. L'étude du traitement thermique a prouvé que les changements de structure cristalline, et la croissance de taille de grain de quelques nanomètres des dizaines de nanomètres se sont produits à 550°C dans des conditions d'exposition statiques. Le coefficient d'expansion thermique (TEC) des MBTBCs s'élevait à 13E-6 /K, qui est près du TEC de la fonte et ainsi, plus près des valeurs des TEC des alliages d'aluminium que sont les TBCs conventionnels. La dureté de ces MBTBCs a été également évaluée au moyen des essais de dureté de Vickers, avec une charge de 500 g pendant 15s, et les résultats montrent qu'il n'y a aucun développement mesurable de fissures, contrairement aux TBCs classiques sur tous les échantillons de MBTBCs examinés. Ceci permet d'envisager un avenir prometteur pour ces matériaux.
dc.language.isoengfr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Dong-II Shinfr
dc.titleDevelopment of metal based thermal barrier coatingsfr
dc.title.alternativeDéveloppement de barrières thermiques métalliques
dc.typeThèsefr
tme.degree.disciplineGénie chimiquefr
tme.degree.grantorFaculté de géniefr
tme.degree.levelDoctoratfr
tme.degree.namePh.D.fr


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