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SIP : Savoir-faire et équipements

Procédés d'élaboration de matériaux

• Synthèse de particules du nano au micro par chimie douce
• Métallurgie des poudres
• Céramiques
• Projection plasma et cold-spray
• Assemblages multimatériaux

Caractérisation des matériaux

• Structures aux échelles nano et micro par microscopie électronique en transmission et à balayage, tomographie...
• Mesures de propriétés physiques (mécaniques, électriques, piézoélectriques.. sur fibres, films, pièces...)

Modélisation des propriétés d'intérêt

• Analyse d'images et simulation des microstructures par morphologie mathématique.
• Relations microstructure – propriétés physiques
• Relations paramètres du procédé – microstructure.

  

• Contrôle des paramètres des procédés = contrôle des caractéristiques structurales et dimensionnelles de l'échelle des grains à celle des objets finis.
• Surfaces et interfaces originales en termes de morphologies et combinaisons de matériaux.
• Amélioration de propriétés d'usage.

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CAPS et COLD SPRAY

Ensemble de projection thermique par plasma sous atmosphère « CAPS »
et projection dynamique à froid « COLD SPRAY »

Le Centre des Matériaux de l'École des Mines de Paris possède une enceinte de 18 m3 équipée pour la projection thermique par plasma d'arc soufflé (Sulzer-Metco) dite « CAPS » (Controlled Atmosphere Plasma Spraying).

Cet équipement robotisé (6 axes) et aux normes industrielles est apte à la fabrication de démonstrateur industriels et au transfert de technologie. Grace au système de régulation de l'atmosphère: nature (air, argon ou azote), pression (2 à 350 kPa), température (refroidisseurs), cet équipement regroupe à lui seul tous les modes de projection plasma existants:

• APS (100 kPa, air): «Air Plasma Spraying»
• IPS (100 kPa, argon): «Inert Plasma Spraying»
• VPS ou LPPS (<100 kPa, argon): «Vacuum» ou «Low-Pressure Plasma Spraying»
• HPPS (100-350 kPa, argon): «High-Pressure Plasma Spraying»
• RPS (2-350 kPa, azote): «Reactive Plasma Spraying».

À cette gamme étendue de procédés de revêtement physique par voie sèche s'ajoute une option de travail qui concerne le refroidissement cryogénique de la pièce: module de refroidissement «ATC» (brevet CEA) par argon liquide pulsé). Par ailleurs, un générateur et son dispositif de pré-traitement (décapage ou chauffage) du substrat par arc semi-transféré (AST) est également disponible.
Équipements périphériques: pyromètre, thermocouples, platines chauffantes (50-350°C).

Projection dynamique par gaz froid « Cold-Spray »

L'École des Mines de Paris s'est équipée (avec le soutien du Conseil Général de l'Essonne, projet ASTRE) du procédé de projection thermique le plus innovant actuellement pour la réalisation de revêtements : la projection dynamique par gaz froid dite «cold spray».

Ce nouveau dispositif industriel de projection (CGT KINETIC 3000 M, 30 kW, 30 bar, 600°C N2, 450°C He, Buse de Laval WC) renforce le potentiel du Centre en la matière. Il peut être installé dans la chambre de projection plasma CAPS robotisé (alors cet ensemble de projection est unique au monde par la possibilité offerte de projeter «cold spray» sous vide et sous atmosphère contrôlée à 75m/h à 100 mbar) mais également dans une cabine sous air dédiée à la fabrication de petites éprouvettes planes (Table XY (750 x 500 mm²), Vmax: 700 mm/s , Distance de projection: 10-260 mm).

Vidéos

1 - et 2 - Simulation numérique  de l'écrasement d'une particule projetée par cold spray (Ta sur Cu)
source thèse MINES ParisTech de Francesco Delloro (2015)

3- Dépôt de revêtement : fabrication additive par cold spray d'une pièce en Ti.

Contacts : Michel Jeandin, Vincent Guipont