Contribution au développement d'un procédé de projection dynamique à froid (P.D.F.) pour la réalisation de dépôts de nickel

Ce travail de recherche présente une étude de la formation de dépôts de nickel réalisés par projection dynamique à froid (P.D.F. ou Cold Spray). Il s'agit d'un procédé où les particules métalliques à projeter sont introduites dans un écoulement gazeux supersonique. Au-delà d'une vitesse spécifique à chaque matériau, appelée vitesse critique, les particules peuvent adhérer sur le substrat. Les résultats de cette étude montrent que le rendement pondéral de dépôt est uniquement conditionné par la proportion de particules capables de dépasser la vitesse critique. L'augmentation de la vitesse moyenne des particules (par accroissement de la température du gaz propulseur, de sa température ou l'utilisation d'hélium en remplacement de l'azote) accroît donc le rendement. Les vitesses de particules ont été calculées par deux méthodes (application de la théorie isentropique unidimensionnelle et modélisation 2D). Le comparatif avec les vitesses mesurées montre que la précision de ces modèles est très satisfaisante. Deux techniques de détermination de la vitesse critiques, dont les résultats sont cohérents par rapport aux valeurs trouvées dans la littérature, ont été développées. Contrairement au rendement de dépôt, la compacité et la dureté des revêtements ne sont pas liées à la vitesse des particules. La modification du système de projection, par adjonction d'un système de chauffage des particules, permet d'améliorer légèrement le rendement de dépôt. L'utilisation d'une tuyère possédant une géométrie appropriée peut également améliorer significativement ce dernierLIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Cold spray modeling and validation using an optical diagnostic method

International audienceThe Cold Gas Dynamic Spray process uses the kinetic energy of unmelted sprayed particles to produce coatings. The most important element of the cold spray system is the nozzle used to accelerate the particles. Consequently, the nozzle design optimisation is a key to improve the coating quality and reduce the spraying costs. In this study, an axi-symmetric two-dimensional mathematical model is presented and used to predict the flow inside a cold spray nozzle as well as the particle velocity in the vicinity of the nozzle exit. The model results are compared with those obtained using the one-dimensional isentropic theory and with particle velocity measurements made on a commercial cold spray system. The study shows that the particle exit velocity depends on the type, stagnation temperature, and pressure of the propellant gas. The comparisons show that the proposed model is more accurate than the one-dimensional theory. It allows predicting accurately the behavior of the particles in the cold spray jet even in the presence of shock waves. Following this work, the design of new nozzles for specific applications using this mathematical model can be considered

Optimisation of the standoff distance in the cold spray process

International audienceLa projection cold spray utilise principalement l'énergie d'impact des particules pour former des revêtements denses. L'étalement et l'adhésion des particules étant liés à l'énergie cinétique et donc à la vitesse des particules, il est primordial de maximiser leur accélération pour obtenir un rendement de dépôt élevé. Ce transfert de quantité de mouvement peut être optimisé en modifiant les paramètres de fonctionnement du système de projection mais également en choisissant une distance tuyère-substrat adéquate. Cet article décrit un modèle 2D mis en œuvre avec le logiciel de CFD Fluent pour simuler le comportement d'un flux de particules de titane dans un écoulement supersonique. Ses résultats montrent que les particules n'atteignent pas leur vitesse maximale en sortie de tuyère mais environ 90 mm en aval de celle-ci. C'est donc à cette distance que le substrat doit être placé pour optimiser la projection. La précision de ces calculs est confirmée expérimentalement et les variations significatives d'épaisseurs des dépôts montrent l'influence drastique de la distance de tir sur le rendement de dépôt

Optimisation de la distance de tir en projection cold spray

La projection cold spray utilise principalement l’énergie d’impact des particules pour former des revêtements denses. L’étalement et l’adhésion des particules étant liés à l’énergie cinétique et donc à la vitesse des particules, il est primordial de maximiser leur accélération pour obtenir un rendement de dépôt élevé. Ce transfert de quantité de mouvement peut être optimisé en modifiant les paramètres de fonctionnement du système de projection mais également en choisissant une distance tuyère-substrat adéquate. Cet article décrit un modèle 2D mis en œuvre avec le logiciel de CFD Fluent pour simuler le comportement d’un flux de particules de titane dans un écoulement supersonique. Ses résultats montrent que les particules n’atteignent pas leur vitesse maximale en sortie de tuyère mais environ 90 mm en aval de celle-ci. C’est donc à cette distance que le substrat doit être placé pour optimiser la projection. La précision de ces calculs est confirmée expérimentalement et les variations significatives d’épaisseurs des dépôts montrent l’influence drastique de la distance de tir sur le rendement de dépôt

Advanced polymeric coatings and their applications: green tribology

In this article, different advanced polymeric coatings and their applications are reviewed. Polymeric coatings have broad properties and functions; herein we discuss the coatings’ deposition methods and three different functional advanced polymeric coatings, namely, tribological coatings, superhydrophobic coatings and self-healing coatings. Advanced tribological polymeric coatings such as polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), and aromatic thermosetting copolyester (ATSP) exhibited excellent wear resistance and low friction, when sliding against different counter surfaces. Hydrophobic coatings prevent the coatings from water wetting by their surface structure and low surface energy, and self-healing coatings can recover or maintain their functionality after damageAbstract. Keywords. Introduction. Polymer Coating Deposition Techniques for Advanced Tribological Applications. Tribology of Polymer Coatings Under Extreme Working Conditions. Hydrophobic Coatings and Their Applications. Self-Healing Coatings and Their Applications. Conclusions. Reference