Thèse de doctorat : Génie des Matériaux : Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.197-207.

Thèse de doctorat : Physique : Paris 12 : 2003. Thèse de doctorat : Physique : Université Babes-Bolyai Cluj-Napoca : 2003. / Version électronique uniquement consultable au sein de l'Université Paris 12 (Intranet). Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. en fin de chapitre.

Thèse doctorat : Génie des Matériaux : Villeurbanne, INSA : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr., 8 p.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Science et génie des matériaux : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 204 réf.

Lors de ce projet, des revêtements de CrN-WC ont été étudiés en temps que matériaux hybrides durs et résistants. L'association d'un carbure et d'un nitrure résistants bien à la corrosion et obtenus dans des conditions optimales de dépôt permettra d'avoir des matériaux de protection contre l'usure, la corrosion mais aussi des dépôts servant de couches tampon à du diamant nanocristallin dont l'adhérence est mauvaise. Tout d'abord nous avons déterminé la faisabilité du système de CrN-WC et son utilisation comme couche intermédiaire pour du diamant nanocristallin. En faisant varier les paramètres de dépôt, nous avons optimisé la microstructure, les caractéristiques chimiques, mécaniques et tribologiques de nos couches. Si le système CrN-WC adhère relativement bien sur silicium, ce ne fut pas le cas sur acier. Les propriétés mécaniques de ces dépôts ont été par ailleurs plus faibles que celles que nous attendions. Nous avons ensuite étudié l'influence de la température sur nos dépôts de CrN-WC. En effet, le fait de chauffer lors du dépôt permet d'augmenter l'adhérence des couches et d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Les revêtements obtenus à haute température ont bien montré une amélioration marquée de leurs diverses caractéristiques par rapport aux dépôts obtenus sans chauff.

Thèse de doctorat : Physique. Sciences des matériaux : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. en fin de chapitres.

Les carbures de métaux de transition (MC) sont des matériaux réfractaires et présentant une sélectivité optique intrinsèque qui se caractérise par une grande absorbance dans l’uv-visible tout en ayant une faible émittance dans l’infrarouge. Cette particularité leur vaut de faire l’objet de nombreuses études où ils sont envisagés comme matériau absorbeur dans les centrales solaires à concentration (CSP). Cependant, compte tenu des températures de fonctionnement de ces dispositifs (au-delà de 1000°C), les carbures de métaux de transition présentent une limitation majeure liée à leur relative tenue à l’oxydation. L’idée de la présente étude est donc d’associer ce type de matériau au carbure de silicium (SiC) qui à l’heure actuelle est utilisé comme absorbeur de ces technologies notamment du faite de sa grande réfractarité et de sa tenue à l’oxydation (jusqu’à 1400°C). La première partie de la démarche expérimentale a donc consisté en l’identification parmi une série de carbures (HfC, ZrC et TiC) celui présentant les meilleures caractéristiques en terme de sélectivité optique. Puis dans une deuxième partie, différentes voies de synthèse (colloïdale, moléculaire) mettant en œuvre des précurseurs métalliques (alcooxydes, colloïdes) et des sucres, ont été étudiées pour synthétiser des composites de type SiC-MC. L’influence des paramètres expérimentaux ainsi que de la composition ont été étudiées sur d’une part l’aptitude de chaque méthode à conduire aux phases recherchées et d’autre part sur la microstructure ainsi que leurs propriétés optiques. L’analyse de ces dernières a été effectuée d’abord sur des poudres afin de discriminer les échantillons sur la base de leur composition puis sur des pastilles qui ont été obtenues par deux procédés de frittage (HP et SPS) dont l’analyse des résultats constitue la dernière partie de l’étude.Ce travail de recherche a permis de conclure que l’association d’un carbure de métal de transition au carbure de silicium permettait d’aboutir à un composite SiC-MC présentant une certaine sélectivité spectrale et donc susceptible de jouer le rôle d’absorbeur dans les CSP. / Transition metal carbides (MC) belong to the category refractory materials. They have an intrinsic optical selectivity, which is characterized by a high absorbance in the UV-visible region and a low emittance in the infrared range. This feature is at the origin of many studies on these materials where they were expected to play the role of absorber in an Concentrating Solar Power plant (CSP). However, given the operating temperatures of such devices (beyond 1000 ° C), the transition metal carbides have a major limitation related to their relatively low resistance to oxidation. The idea of this study is to associate such material to the silicon carbide (SiC), which currently is used as absorber in CSP systems due to its good thermomechanical properties and resistance to oxidation (up to 1400 ° C).Therefore, the first part of the experimental approach consisted in the identification among a series of carbides (HfC, ZrC and TiC) the one presenting the best characteristics in terms of optical selectivity. Then, in the second part of the study, many synthesis routes (molecular, semi-molecular and colloidal) implementing different metal precursors (alcooxydes and colloidal solution) and a carbon source (sugar) were studied according to their ability to conduct to SiC-MC type composites. The influence of the experimental parameters as well as the one of the chemical composition has been investigated. The aim was first to evaluate the ability of each synthesis routes to conduct to the expected phases and also their impact on the microstructure and the optical properties. These latter have been first studied on powders in order to discriminate the samples on the base of their compositions and then the analysis have been made on densified materials by HP or SPS.This research has permitted to conclude that the combination of a transition metal carbide with silicon carbide conduct to a composite MC-SiC presenting a certain spectral selectivity and that such a material could play the role of absorber in CSP system.

Les assiettes de fibrage utilisées pour la production de fibres de verre subissent d’importantes contraintes mécaniques, chimiques et thermiques. Par conséquent, cette pièce se dégrade et doit être périodiquement remplacée. Le but de ces travaux est d’augmenter la durée de vie des assiettes de fibrage en améliorant les propriétés mécaniques et chimiques des superalliages qui les constituent. Plus précisément, l’objectif de cette thèse est, dans un premier temps, d’améliorer les alliages utilisés pour le fibrage à 1000°C, puis dans un second temps, de trouver un superalliage pouvant fibrer à 1125°C. Ces travaux ont été menés sur deux familles de superalliages : base nickel et base cobalt. Les propriétés chimiques ont été caractérisées par des essais thermogravimétriques et les propriétés mécaniques par des essais de fluage flexion 3 points. Pour l’alliage base Ni, l’influence des éléments minoritaires subis, Mn et Si, a été étudiée. Les propriétés mécaniques de cet alliage ont fait, ensuite, l’objet d’essais d’amélioration par l’addition de titane, zirconium, tantale, hafnium et de niobium. L’addition d’aluminium a été aussi expérimentée mais ayant pour but d’améliorer les propriétés chimiques de l’alliage. Enfin, des études ont été aussi menées sur l’addition de métaux nobles (Pd et Ru) et de terres rares (Y, La et Ce). Concernant les superalliages base cobalt, l’étude s’est portée sur un alliage base Co qui a antérieurement montré de bonnes propriétés générales pour une utilisation à 1125°C et non à 1000°C. Des variantes avec une teneur abaissée en tantale, sans hafnium et sans tungstène ont été étudiées. Pour clore ces travaux, l’augmentation de la teneur en nickel et un traitement thermique ont été étudiés afin d’améliorer la résistance à l’oxydation de ce second alliage / The fiberizing spinners used to produce the glass fibers undergo sizable mechanical, chemical and thermal solicitations. Therefore, this piece is degraded and must be periodically replaced. The purpose of these works is to increase the lifetime of the fiberizing spinners by improving the mechanical and chemical properties of the superalloys that constitute them. More precisely, the objective of this thesis is, in the first time, to improve the alloys used to fiberize at 1000°C, and in a second time, to find a superalloy that can fiberize at 1125°C. These works are focused on two families of superalloys: nickel-based and cobalt-based. The chemical properties are characterized by the thermogravimetry tests and the mechanical properties by 3 points flexural creep tests. For the Ni-based alloy, the influences of unwanted minority elements, Mn and Si, were studied. The mechanical properties of this alloy are subject to improvement tests by the addition titanium, zirconium, tantalum, hafnium and niobium. The aluminium addition was also experimented but with the aim of improving the chemical properties of the alloy. Finally, the studies were also driven on the addition of noble metals (Pd and Ru) and of rare earths (Y, La and Ce). Concerning the cobalt-based superalloys, the study focused on an alloy which has previously shown good general properties to be used at 1125°C and no at 1000°C. The versius with a lowered content in tantalum, without tungsten and without hafnium were studied. To close this work, the increase of nickel and a heat treatment were studied in order to improve the oxidation resistance of this second alloy

Thèse doctorat : Matériaux : Villeurbanne, INSA : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. à la fin de chaque chapitre.

Lors de ce projet, des revêtements de CrN-WC ont été étudiés en temps que matériaux hybrides durs et résistants. L'association d'un carbure et d'un nitrure résistants bien à la corrosion et obtenus dans des conditions optimales de dépôt permettra d'avoir des matériaux de protection contre l'usure, la corrosion mais aussi des dépôts servant de couches tampon à du diamant nanocristallin dont l'adhérence est mauvaise. Tout d'abord nous avons déterminé la faisabilité du système de CrN-WC et son utilisation comme couche intermédiaire pour du diamant nanocristallin. En faisant varier les paramètres de dépôt, nous avons optimisé la microstructure, les caractéristiques chimiques, mécaniques et tribologiques de nos couches. Si le système CrN-WC adhère relativement bien sur silicium, ce ne fut pas le cas sur acier. Les propriétés mécaniques de ces dépôts ont été par ailleurs plus faibles que celles que nous attendions. Nous avons ensuite étudié l'influence de la température sur nos dépôts de CrN-WC. En effet, le fait de chauffer lors du dépôt permet d'augmenter l'adhérence des couches et d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Les revêtements obtenus à haute température ont bien montré une amélioration marquée de leurs diverses caractéristiques par rapport aux dépôts obtenus sans chauff. / For this project, CrN-WC coatings are investigated as a hybrid hard and tough material. The use of a hard-carbide with a corrosion-resistant nitride may produce tailored coatings with the desired combination of properties for use as a stand-alone protective coating, or as a basis for nanocrystalline diamond deposition. The work is divided into three stages. The initial study determined the viability of the CrN-WC system, and its use as an interlayer for nanocrystalline diamond. This successful study was followed by a variation of deposition conditions at low deposition temperature. By varying the deposition parameters, the microstructure, chemical, mechanical, and tribological behavior may be optimized. While the system has relatively good adhesion to silicon substrates, its adhesion to steel was lacking. Additionally, the system showed lower than expected mechanical properties. The final step increased the deposition temperature. The aim here was to increase adhesion and improve the mechanical properties. Prior results with other systems show consistent improvement of mechanical properties at elevated deposition temperatures. The high deposition temperature coatings showed marked improvement in various characteristics over their low deposition temperature cousins.