Elaboration et caractérisation mécanique de composites à matrice céramique unidirectionnels

International audienceDes composites à matrice céramique unidirectionnels (minicomposites) ont été élaborés par procédé CVI (Chemical Vapor Infiltration), pour des fractions volumiques de matrice variant entre 12 et 35%. La porosité a été évaluée par une méthode d'analyse d'images à partir de plusieurs sections d'un même minicomposite. Afin d'augmenter le taux de fibres (>50%) au sein d'un minicomposite, une méthode de guipage a été développée. L'objectif est de caractériser le comportement mécanique de ces minicomposites, par des essais de traction. Les mécanismes de fissuration matricielle et interfaciale sont modélisés par une approche énergétique, qui permet d'évaluer les énergies de rupture de la matrice et de l'interface fibre/matrice. Les essais expérimentaux et les réponses en traction simulées montrent que l'augmentation de la fraction volumique de matrice favorise l'amorçage de fissures matricielles et permet d'augmenter la déformation à rupture. A l'inverse, l'amorçage de fissures est retardé avec l'augmentation du taux de fibres

Study of the structure and mechanical properties in 8 mol% yttria-stabilized zirconia coating manufactured by suspension plasma spraying

RESUMEN: El estudio de recubrimientos nanoestructurados fabricados mediante proyección térmica ha generado un gran interés en las últimas dos décadas debido a su considerable mejora en sus propiedades sobre todo en las propiedades físicas y mecánicas. Esta mejora resulta de reducir los tamaños de grano de su materia prima a escalas de 100 a 1000 veces más bajas comparadas con los recubrimientos convencionales microestructurados. Así, estos recubrimientos con estructuras a nivel nano y/o submicrométrica están empezando a ser usados en la industria gracias a sus sobresalientes propiedades y es fundamental el estudio de sus propiedades mecánicas para determinadas aplicaciones. En la actualidad, la indentación es la principal técnica de caracterización de recubrimientos y películas delgadas, a pesar de estar altamente influenciada por los defectos propios del recubrimiento en la vecindad de la indentación. La nanoindentación y la microindentación se presentan como la mejor opción para evaluar el comportamiento mecánico de estos recubrimientos nanoestructurados. Por esta razón, en este trabajo se analizó el efecto de la estructura de un recubrimiento de circona estabilizada con 8% en mol de itria (8YSZ) elaborado por proyección térmica por plasma a partir de suspensiones nanométricas (SPS) y su relación con sus propiedades mecánicas (dureza y módulo de elasticidad) medidas por las técnicas de nanoindentación y microindentación. El análisis de la estructura de la sección transversal mostró que el recubrimiento exhibe una estructura bimodal, la cual está compuesta por una zona con partículas nanométricas semifundidas (ZS) y lamelas con mayor grado de fusión (ZF). Los ensayos de nanoindentación mostraron una distribución de Weibull bimodal de sus propiedades mecánicas, la cual característica de este tipo de recubrimientos; mientras que la dureza (HV) y el módulo de elasticidad evaluados por microindentación, presentaron una distribución monomodal. Estos resultados de microindentación estuvieron influenciados por el área de contacto en las zonas indentadas en la estructura bimodal del recubrimiento. Palabras clave: Recubrimiento por plasma a partir de suspensiones (SPS), estructura, indentación, Distribución Weibull, recubrimiento 8YSZ.ABSTRACT: The study of nanostructured coatings manufactured by thermal spraying has generated a great interest in the last two decades due to their considerable improved properties especially in the physical and mechanical properties. This improvement is to reduce grain sizes of their raw materials at scales of 100-1000 times lower compared to conventional coatings (microstructured). Thus, these coatings structured at the nano and sub micrometric scale start to be used in the industrial applications and, it is essential to study their mechanical properties for certain applications. Currently, the indentation is the main technique for characterizing thin films and coatings, despite being highly influenced by the defects of the coating in the vicinity of the indentation. Nanoindentation and microindentation is presented as the best option for evaluate the mechanical behavior of nanostructured coatings. For this reason, in this work the study of the effect of the structure of the 8 mol% yttria-stabilised zirconia coating (8YSZ) manufactured by suspension plasma spraying (SPS) and the relationship with its mechanical properties (hardness and elastic modulus) measures for nanoindentation and microindentation techniques was analyzed. Analysis of the structure of the cross section of coating exhibit a bimodal structure, which is composed by a zone with semi-molten nanoparticles (ZS) and lamellaes with a higher grade of fusion (ZF). Nanoindentation tests showed a bimodal Weibull distribution of the mechanical properties (hardness and elastic modulus) which is related to the two zones (ZF and ZS) present in the coat-ing, while hardness (HV) and elastic modulus measured by microhardness, showed a monomodal distribu-tion. These results of microhardness were influenced by the contact area of the indentation in zones com-posed of the bimodal structure of the YSZ coating. Keywords: Suspension plasma spraying (SPS), structure, indentation, Weibull distribution, 8YSZ coating

Bezannes « la Fosse à Carin » (51), une structure funéraire originale. Approche méthodologique

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Experimental study of the effect of arc root fluctuations on the injection in suspension plasma spraying

International audienceSuspension plasma spraying (SPS) allows depositing finely structured coatings. This paper presents an analysis of the influence of plasma instabilities which control the interaction plasma jet-zirconia suspension. A particular attention is paid to the treatment of suspension jet or drops according to the importance of voltage fluctuations (linked to those of arc root) and depending on the different spray parameters such as the plasma forming gas mixture and the suspension momentum. By observing the suspension drops injection with a fast shutter camera and a laser flash triggered by a defined transient voltage level of the plasma torch, the influence of plasma fluctuation on drops fragmentation is studied through the deviation and dispersion trajectories of droplets within the plasma jet

Influence of arc instabilities on the injection in suspension plasma spraying

International audienceRecent works have shown that Suspension Plasma Spraying (SPS) allows depositing Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) dense coatings for Solid Oxide Fuel Cells provided that the powder size distribution and plasma parameters are carefully adapted. This paper presents a further analysis of important SPS parameters which leads to control the interaction plasma jet-suspension. A particular attention is paid to the treatment of liquid materials mechanically injected (suspension jet or drops) according to different working parameters such as the plasma mixture and the injection pressure. Concerning the suspension injection, by observing the suspension drops injection with a fast shutter camera triggered by a defined voltage level of the plasma torch, it is shown that plasma jet fluctuations have a strong influence on drops fragmentation

Evaluation du flux thermique transféré par une torche de projection sur un substrat à faible distance de tir

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