Microscopie photothermique : application à la caractérisation des propriétés thermoélastiques microscopiques de composites Carbone/Carbone et des barrières thermiques

Photothermal microscopy : application to the microscopic thermo-elastic properties characterization of Carbone/Carbone composite and thermal barrier coatings

• Auteur / Autrice : Julien Jumel
• Direction : François Lepoutre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Génie mécanique. Génie civil
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoélasticité

Composites à fibres de carbone

Spectroscopie optothermique

Microscopie

Résumé

Ce mémoire. Présente deux techniques de microscopie photothermique dédiées à la mesure de propriétés thermo élastiques locales appliquée ici aux barrières thermiques pour aubes de turbine et aux composites thermo structuraux. La première partie est consacrée à la photoréflexion utilisée pour caractériser les propriétés thermiques locales de fibres et matrices de carbone ainsi que celles de milieux hétérogènes (revêtements minces et milieux à gradient de propriétés). Les développements théoriques qui permettent l'analyse des mesures réalisées sur ces matériaux sont présentés ainsi que les résultats de plusieurs campagnes de mesures. La deuxième partie, est consacrée à la microscopie photothermique interférométrique. Le dispositif expérimental étant décrit, l'analyse du signal photothermique mesuré révèle la présence d'artefacts expérimentaux dont on peut partiellement s'affranchir. Cette technique est utilisée pour mesurer la diffusivité thermique d'un quasicristal d'AlPdMn ainsi que l'anisotropie élastique et l'orientation cristallographique de monocristaux cubiques d'AMl.

Two photothermal microScopy techniques are presented, which are devoted to the local material therit~o elastic properties measurement. Here, we focus on thermal barrier coatings for turbine blades and carbon/carbon composites. In the first part, photoreflectance technique is used for local thermal properties characterization of carbon fibres and matrix so as heterogeneous media (thin coating and functionally graded materials). Theoretical development required for experimental results analysis are presented so as results of numerous experimental data. The second part deals with interferometric photothermal microscopy technique. Once th e experimental set up is described, the photothermal signal origin is analysed to point out several experimental artefacts which can be partially experimental removed. This technique is used for thermal diffusivity measurement of an A1PdMn quasicristal so as the elastic anisotropy and crystallographic orientation of AMI single cristal