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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 12-12-2008
Zhang Zhiguo
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Cette thèse concerne l élaboration et la caractérisation de multicouches à base de CrN pour le remplacement du chrome électrolytique. L objectif principal est d élaborer des revêtements, dont les propriétés (structurales, mécaniques, tribologiques, etc ) sont contrôlables par pulvérisation cathodique magnétron. Les structures des dépôts sont caractérisées par diverses techniques telles que la Spectroscopie à Décharge Luminescente (SDL), la Diffraction de Rayons X (DRX), la Microscopie Electronique à Balayage (MEB), la Microscopie Electronique à Transmission (MET). Les propriétés mécaniques, tribologiques et de corrosion des dépôts sont évaluées en utilisant respectivement un nano-indentateur, des tests de rayure et de pion-disque et des mesures de polarisation dynamique. La première étude concerne la synthèse du nitrure de chrome. Les courbes de la tension de la décharge et de la pression totale en fonction du débit d azote injecté sont utilisées pour prévoir la phase d obtention du nitrure de chrome. L analyse optique par spectroscopie d émission (OES) a permis de corréler le taux d azote dans les revêtements avec la tension de polarisation du substrat. La deuxième étude concerne le système Cr-Zr-N. Dans un premier temps, le zirconium est introduit en solution solide dans CrN pour former CrN(Zr). Des multicouches CrN/ZrN à l échelle nanométrique sont ensuite élaborés avec des périodicités comprises entre 11.7 et 66.7 nm. Concernant la dureté des revêtements, on a montré que CrN(Zr) présente un maximum de dureté de 240 GPa à 1,5 at.% de ZrN. Par ailleurs, les multicouches CrN / ZrN présentent une valeur de dureté constante de 29 GPa. Les essais de corrosion réalisés sur ses dépôts ont montré une bonne stabilité chimique des revêtements et de faibles densités de courant. Du silicium est ensuite ajouté au système multicouche CrN / ZrN. Les revêtements multicouches CrSiN / ZrN et CrN / ZrSiN avec des périodicités différentes sont synthétisés et forment des structures nanocristalline/amorphe. Une amélioration de la tenue à la corrosion pour le système CrSiN /ZrN est observée comparée aux monocouches CrN et ZrSiN. De même, la structure CrN / ZrSiN permet une bonne combinaison de la dureté élevée de ZrSiN et de l excellente résilience de CrN. De plus, on constate que l addition du silicium dans ZrN empêche de manière efficace la corrosion de type piquration.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM, Université de Jiaotong de Xi’an
/ 13-06-2008
Zhang Chao
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Les piles à combustible ont été largement étudiées comme une alternative aux combustibles fossiles traditionnels plus respectueuses de l'environnement. Le seul sous-produit direct de l'oxydation de l'hydrogène pour la production d'énergie est l'eau, ce qui signifie qu'elles pourraient réduire sensiblement la pollution et les produits de gaz à effets de serre. Les SOFCs (piles à combustible à oxyde solide) sont un type de pile à combustible prometteur, qui peut éliminer les problèmes de corrosion ou de fuite communs aux autres piles à combustible à électrolyte liquide. Les températures de fonctionnement des SOFCs sont typiquement de l'ordre de 800-1000C, pouvant à conduire à plusieurs avantages, tels le réformage interne, l'utilisation du monoxyde de carbone comme combustible et la possibilité de réaliser la production combinée de chaleur et d'électricité. Depuis plusieurs années, les efforts de commercialisation sur les systèmes SOFC sont orientés vers la recherche de la réduction des coûts, afin de rivaliser plus efficacement avec d'autres méthodes de production d'énergie traditionnelles. Dans un tel contexte, les dépôts électrolytiques attire particulièrement l'attention. La projection plasma est un procédé prometteur, offrant des avantages tels que des rendements élevés des dépôts et la possibilité de masquer les dépôts. L'objectif de ces travaux est donc d'optimiser la projection plasma de revêtements électrolytiques, d'étudier les performances électriques et l'étanchéité aux gaz des revêtements. Dans ce contexte, quatre aspects ont été abordés. Dans un premier temps, l'optimisation des paramètres de la projection et la microstructure de revêtements a été réalisée par la mesure de particules en vol. D'autre part, la conductivité ionique des revêtements YSZ en fonction de la température a été examinée. La modification de la microstructure et de la conductivité ionique des revêtements projetés par frittage micro-ondes a également été étudiée. Enfin, l'étanchéité des revêtements YSZ ainsi que les mécanismes de perméation des gaz ont été étudiés par la mesure de la perméabilité. Finalement, les piles à combustible à oxyde solides tubulaires Ni-YSZ/YSZ/LSM (La0.8Sr0.2MnO3) ont été fabriqués grâce au procédé de projection thermique intégrée. En outre, les mesures de tension du circuit de sortie et de la densité de puissance des piles ont été effectuées.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 17-12-2007
Stihle Aurélie
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L'automobile est aujourd'hui confrontée à de nombreux défis dont l'un des plus importants est celui de la maîtrise de son impact sur l'environnement et particulièrement sa contribution aux émissions de gaz à effet de serre, au premier rang duquel se trouve le gaz carbonique. Un des moyens de réduire les émissions de CO2 est de diminuer la consommation en carburant. La solution envisagée dans cette étude est la réduction des frottements dans le bloc moteur (segments/piston/chemise). Un des objectifs de ce travail a été de contribuer à la mise au point de revêtements internes de cylindres moteurs par projection thermique. Deux types de composites à base de quasicristaux, ont été étudié. Les essais de frottement donnent des résultats surprenants, notamment dans certains cas des coefficients de frottements relativement faibles. Cependant pour certains revêtements un phénomène de grippage apparaît après quelques mètres de frottement. Plusieurs hypothèses ont été éprouvées; il en ressort que certaines morphologies de surface provoquent un phénomène de grippage. Afin de s'affranchir de ce phénomène, des essais lubrifiés ont été réalisés. Dans un second temps, des films minces ont été par pulvérisation cathodique magnétron à partir d'une cible quasi cristallin et d'une cible d'aluminium. Les caractéristiques des films obtenus ainsi que leurs comportements tribologiques dépendent fortement des conditions opératoires. Après traitement thermique de ces films, la diffraction des rayons X confirme la présence d'une phase quasi cristalline. Ces essais ont démontré la possibilité de réaliser des films minces composites par pulvérisation cathodique magnétron.
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