Elaboration et caractérisation de revêtements nanocristallins Fe-40AI préparés par projection thermique

Elaboration and characterization of nanocrystalline FE-40A1 coatings prepared par thermal spray

• Auteur / Autrice : Gang Ji
• Direction : Jean-Paul Morniroli, Thierry Grosdidier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de technologie de Belfort-Montbéliard (1999-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitements de surface

Matériaux nanostructurés

Résumé

Des revêtements nanostructurés à base de FeAl ont été réalisés par projection thermique en utilisant la technique de la flamme supersonique (HVOF). Les revêtements obtenus ainsi que la poudre broyée initiale ont été caractérisés par différentes analyses : la Diffraction des Rayons X (DRX), les Microscopies Electroniques à Balayage (MEB) et en Transmission (MET), la Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC) et la Spectrométrie Mössbauer (SM), afin de construire un modèle pour expliquer les mécanismes de formation des différentes structures dans les revêtements et clarifier l'origine de la nanostructure. L'effet des paramètres du procédé sur la microstructure et sur les propriétés des revêtements (la dureté et la corrosion) a été également étudié par faisant varier la granulométrie de la poudre initiale. Les résultats indiquent que les revêtements présentent une structure bimodale où des nanograins 3D peuvent être conservés dans les particules non fondues. Ces derniers résultent de la recristallisation partielle des nanostructures de la poudre initiale. Si les particules de poudre ont été totalement fondues, des nanograins 2D peuvent être développés par la solidification rapide. Le choix judicieux de la granulométrie de la poudre peut permettre d'optimiser le compromis dureté/résistance à la corrosion.

Nanostructured Fe-40Al coatings were prepared by High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) spraying from milled powder. The as-sprayed coatings as well as the milled powder were examined by X-Ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy, Differential Scanning Calorimetry and Mössbauer Spectroscopy to improve the understanding of structure formation in such coatings; in particular, to clarify the origin of the nanostructures. The relationships among the process parameters, the microstructure and the coating properties (hardness and corrosion) were also investigated by the variation of the size of the feedstock powder. The resultants indicate that the coatings show a bimodal structure where 3D nanograins, resulted from a partial crystallization of the starting powder, can be essentially conserved in non melted particles. Alternatively, because of the rapid solidification, the 2D nanograins can be formed in fully melted particles. Finally, the hardness/corrosion balance can be optimized by a good selection of powder size feedstock.