Réalisation et caractérisation de composites particulaires métalliques utilisés comme dos de sondes ultrasonores hautes températures

par Redha Boubenia

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Jean-Yves Ferrandis et de Philippe Combette.

Soutenue le 24-11-2017

à Montpellier , dans le cadre de I2S - Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec Institut d’Electronique et des Systèmes / IES (laboratoire) .


  • Résumé

    Dans le domaine du contrôle non-destructif par ultrasons l’utilisation de sondes ultrasonores pouvant fonctionner en continue à des températures à minima de 300°C serait d’un grand intérêt. Par exemple, cela pourrait concerner le contrôle de santé de structures de l’industrie nucléaire ou pétrolière. Plus fondamentalement, de telles sondes pourraient être également utilisées pour caractériser le comportement mécanique d’une large gamme de matériaux soumis à des stress thermiques et réaliser par exemple le suivi de l’endommagement et de vieillissement de ces matériaux. Or, commercialement il n’existe pas de sondes ultrasonores pouvant fonctionner à de telles températures, cela reste du domaine de la recherche.Une sonde ultrasonore est constituée de 3 éléments principaux : le dos, l’élément actif et la face avant. Des éléments actifs pouvant fonctionner à des températures très élevées existent, citons à titre d’exemple le LiNb03 (température de curie de 1350°C). Toutefois dans l’objectif d’obtenir des sondes ultrasonores performantes à hautes températures il est nécessaire d’optimiser les propriétés et également le couplage acoustique de chacun des trois constituants de la sonde. Le dos est un élément important qui, par atténuation de l’onde émise en face arrière de l’élément actif, permet de contrôler la bande passante et la sensibilité des sondes.Le présent travail de thèse concerne la réalisation et la caractérisation de composites particulaires métalliques utilisés comme dos de sondes ultrasonores destinées à fonctionner à hautes températures. Les composites sont réalisés par pressage uni-axial d’une poudre servant de matrice et d’une deuxième de diffuseur. Durant ce travail exploratoire nous avons mis au point un protocole de fabrication qui nous a permis de réaliser des composites d’étain/sn ayant des propriétés acoustiques intéressantes (atténuation et impédance). Pour caractériser nos échantillons un banc de spectroscopie ultrasonore a été spécifiquement mis en œuvre

  • Titre traduit

    Realisation and characterisation of metallic particulate composites used as backs of ultrasonics transducers high temperature


  • Résumé

    In the field of ultrasonic non-destructive testing, the use of ultrasonic transducer which can operate continuously at temperatures of at least 300 ° C. would be of great interest. For example, this could concern the health control of structures in the nuclear or petroleum industry. More fundamentally, such probes could also be used to characterize the mechanical behavior of a wide range of materials subjected to thermal stresses and, for example, to monitor the damage and aging of these materials. However, commercially, there are no ultrasonic probes that can operate at such temperatures, but this is still a research area.An ultrasonic probe consists of 3 main elements: the back, the active element and the front face. Active elements which can operate at very high temperatures exist, for example LiNbO 3 (curie temperature of 1350 ° C.). However, in order to obtain high-performance ultrasonic probes at high temperatures, it is necessary to optimize the properties and also the acoustic coupling of each of the three components of the probe. The back is an important element which, by attenuation of the wave emitted on the back of the active elements, allows to control the bandwidth and the sensitivity of the probes.The present thesis deals with the realization and characterization of metallic particulate composites used as backs of ultrasonic probes intended to operate at high temperatures. The composites are produced by uni-axial pressing of a matrix powder and a second diffuser. During this exploratory work, we developed a manufacturing protocol that allowed us to produce tin / sn composites with interesting acoustic properties (attenuation and impedance). To characterize our samples a bench of ultrasonic spectroscopy has been specifically implemented


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