E4 - DMPR > Opération 2 : Protection des Matériaux et Revêtements

Objectif

Cet axe de recherche a pour objet l’étude de la durabilité des matériaux en milieux agressifs et les méthodes permettant de les protéger, tout particulièrement par modification de leurs propriétés de surface, que ce soit par dopage ou par élaboration de revêtements métalliques, céramiques, composites ou polymères.

L’originalité est de coupler les sollicitations environnementales chimiques, physiques et mécaniques et de questionner les effets d’échelles et les couplages multi-physiques sur des systèmes complexes). L’utilisation de techniques électrochimiques locales en lien avec ces propriétés constituera une autre originalité de nos activités.

Trois thèmes de recherche

• Thème 1 : Protection des Matériaux et Revêtements
• Thème 2: Ingénierie des surfaces pour des environnements haute température
• Thème 3: Peintures, polymères et composites.

Thème 2 - Ingénierie des surfaces haute température

Introduction

Les activités de recherche du groupe « ingénierie de surface pour les environnements à haute température » répondent à la fois aux enjeux scientifiques et technologiques.

Nous concentrons nos études sur la compréhension du comportement des matériaux exposés à des environnements agressifs à des températures élevées afin de concevoir les méthodes de protection appropriées (revêtements / modification de surface) pour, par exemple, les moteurs aéronautiques et les centrales de production d’énergie (turbines à vapeur supercritique, centrales nucléaires ....) procurant une résistance à l’oxydation / corrosion adéquate et de propriétés thermiques adaptées.

Les matériaux de recherche comprennent principalement les aciers ferritiques, ferrito-martensitiques et austénitiques, les alliages de nickel et ses superalliages.

Les principales méthodes de protection étudiées concernent les revêtements de diffusion (Al, Al / Cr, Al / Si, Al / Pt, etc.) par barbotine (slurry) et revêtements en couche (overlay) d’oxydes de terres rares, Pt, Ni, etc., obtenus par électrodéposition. En collaboration avec d’autres partenaires académiques, de recherche et industriels l’accès à d’autres techniques de revêtement (CVD, out-of-pack, pack cementation, projection plasma, HVOF et EB-PVD) et aux revêtements barrière thermique (TBC) permet de compléter le panel des recherches menées dans le groupe.

Les activités de réparation des pièces endommagées, après leur utilisation, sont également étudiées par décapage sélectif de produits de corrosion et/ou d’oxydation et de revêtements neufs et usés par des méthodes chimiques et électrochimiques.

Des activités complémentaires sont dédiées au rôle des contraintes résiduelles dans l’endommagement mécanique des couches d’oxydes thermiques. Un accent particulier est mis sur le suivi in situ des états de chargement du système métal/oxyde ceci à différentes échelles de résolution spatiale. Des investigations en ce sens sont menées sur différents alliages métalliques fonctionnant à hautes températures.

Les principaux moyens d’étude comprennent : fours d’oxydation isotherme et cyclique (jusqu’à 1600°C, vapeur d’eau, atmosphères contrôlées…). Méthodes de dépôt par slurry et potentiostat / galvanostat (6 canaux, 3 électrodes, tension max. 5V et courant max. 20 A). Analyses thermiques : TGA, DSC, flash laser, dilatométrie vertical (jusqu’à 1600 °C) permettant, par exemple, la détermination de la conductivité thermique. Anlyses physico-chimiques et structurelles : DRX, spectroscopie Raman, SEM/EDS, mouillabilité (énergie de surface). Les modèles thermodynamiques et cinétiques/diffusion sont réalisés par HSC, Thermocalc et DICTRA.

Current Project

Membres du groupe

• Professeurs des Universités : BONNET Gilles, GROSSEAU-POUSSARD Jean-Luc, PEDRAZA Fernando
• Maîtres des Conférences : BALMAIN Josseline, GIRAULT Patrick, BOISSONNET Germain
• Chercheurs invités/Post-docs : PROY Manuel, TSURTSUMIA Olga