Température et émissivité des matériaux sous choc : étude expérimentale par pyrométrie optique à travers un matériau fenêtre

• Auteur / Autrice : Éric Blanco
• Direction : Philippe Hervé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 10

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyrométrie

Température

Matériaux -- Effets des hautes températures

Résumé

La température est un paramètre important pour l'établissement des équations d'état des matériaux soumis à des sollicitations dynamiques. En effet, pour la résolution des équations hydrodynamiques régissant le comportement de la matière sous choc (dans lesquels ce paramètre n'intervient pas explicitement), il est nécessaire d'utiliser une équation d'état complète reliant les paramètres thermodynamiques : pression, volume spécifique, énergie interne spécifique et température. Dans le but de mesurer la température au cours de la détente isentropique du matériau étudié, un matériau fenêtre en fluorure de lithium lui est accolé. Des échantillons de nature différente (bismuth, cuivre et étain) ont été étudiés dans un domaine de pression s'échelonnant de 10 GPa à 100 GPa. Nous avons conçu et réalisé un pyromètre multispectral compris entre 0. 4 µm et 3. 5 µm. L'étendue spectrale de ce pyromètre permet de découpler la température et le facteur d'émission du matériau étudié. La température vraie du matériau choqué est déterminée à partir de la mesure à courte longueur d'onde (domaine visible). L'évolution de l'émissivité dynamique avec la longueur d'onde est définie dans le domaine infrarouge et permet de connaître les changements d'état subis par le matériau sous choc. Les résultats expérimentaux ont permis de mettre en évidence : - une augmentation de la température et de l'émissivité en fonction de la pression de choc, - un changement d'état solide-liquide du bismuth pour une pression de choc de 32 GPa.

The temperature is an important parameter to determine the equation of state of shock loaded materials. Indeed, to solve the hydrodynamics equations system (where this parameter does not appear explicitly), it is necessary ti use a complete equation of state connecting thermodynamics parameters : pressure, density, specific internal energy and temperature. In order to determine temperature along the isentropic release of studied material, a window material in lithium fluoride is used. Three different samples (bismuth, copper and tin) have been studied in a shock pressure range between 10 GPa and 100 GPa. We have designed and built a multispectral pyrometer having 8 measurement channels and operating in in a specral range between 0. 4 µm and 3. 5 µm. The pyrometer spectral range allows to uncouple the usually associated problems of studied material temperature and emissivity. The short wavelength measurement (visible range) allows to determine the true temperature of shocked material. Dynamic emissivity variation versus the wavelength is obtained in the infrared range and allows us to know the state changes undergo by the shocked material. The experimental results have allowed us to point out : - a temperature and emissivity increasing versus the shock pressure, - a state change (solid-liquid) for bismuth at shock pressure of 32 GPa.