Ablation par laser pulse de revetements antierosion pour le domaine aeronautique

Ludvik Martinu et Michel Meunier pour l'opportunité qu'ils m'ont offert de participer à un projet industriel concret et stimulant.Je suis très reconnaissant de l'encadrement dont j'ai pu bénéficier tout au long de mes études de maîtrise et de la possibilité qu'ils m'ont donnée de présenter mes travaux dans divers conférences.Je voudrais également remercier nos collaborateurs industriels, soit MDS Coatings, Turbomeca Canada et le CRIAQ pour leur ouverture et le soutien financier qu'ils m'ont octroyé.Plus spécifiquement, j'aimerais souligner l'aide de Simon Durham, David Thibes, Jerôme Péresse et Manuel Mendez pour leur support technique durant le projet.J'ai bien apprécié les échanges que nous avons eus durant ces trois dernières années.Je ne peux passer sous le silence l'importante contribution de Gabriel Taillon qui a passé deux stages d'été à travailler à ce projet.Je le remercie grandement pour le temps et les efforts que qu'il a investis.J'ai bien aimé t'encadrer et échanger avec toi durant ces deux stages.Ces travaux n'auraient jamais vu le jour sans le support technique d'Yves Drolet qui a installé avec patience et rigueur le montage expérimental du laser excimer.Merci beaucoup Yves pour ton aide.Je suis aussi très reconnaissant de toute l'aide et l'encadrement venant de mes autres collègues du Laboratoire des Revêtements Fonctionnels et Ingénierie de Surfaces (LaRFIS) et du Laboratoire de Plasmonique et de Procédés par Laser (LP2L).Les amitiés formées durant cette maîtrise ont probablement été l'élément le plus agréable des dernières années.J'aimerais spécifiquement remercier Bill Baloukas, Etienne Bousser, Thomas Poirier, Thomas Schmitt, Paul Boyer, David Rioux et Alexandre Robitaille pour leur aide et leurs conseils précieux.Ils ont toujours été là lorsque j'avais besoin d'eux.Je garde un très bon souvenir de nos discussions.Je remercie également Dr. Arthur Yelon pour avoir présidé le jury et à Dr. Raman Kashyap pour avoir accepté de siéger comme membre du jury.Finalement, sur une note plus personnelle, j'aimerais dédier ce mémoire à ma mère Sharon et mon père Christian pour leur immense support moral.Vos encouragements m'ont permis de traverser les épreuves les plus difficiles.J'en serai toujours reconnaissant.v R ÉSUM ÉLes revêtements antiérosion sont grandement utilisés par l'industrie aérospatiale pour augmenter la durée de vie de certaines pièces critiques au fonctionnement des moteurs à réaction.Par contre, après plusieurs heures en service, le revêtement finira inévitablement par se détériorer.Étant donné le prix croissant du titane et le coût de fabrication des composants, les fabricants de moteurs désirent réusiner les pièces, à base d'alliages de titane, en élevant le revêtement dysfonctionnel tout en limitant les dommages au substrat durant la gravure.Cette recherche s'inscrit dans le projet industriel MANU 4, chapeauté par le CRIAQ et le CRSNG, qui vise à étudier la faisabilité d'enlever un revêtement antiérosion déposé sur un substrat de Ti-6Al-4V à l'aide de trois techniques différentes : la gravure chimique, la gravure par plasma et l'ablation par laser pulsé.Ce mémoire se concentre plus spécifiquement sur l'ablation par laser pulsé d'un revêtement de 20 µm de TiAlN déposé sur un substrat de Ti-6Al-4V, en comparant la potentialité de deux lasers : un laser Ti∶Sapphire femtoseconde émettant à 800 nm avec à un laser excimer de KrF nanoseconde centré à 248 nm.Ces deux lasers ont été choisis puisqu'ils sont fréquemment utilisés pour le microusinage et permettent de comparer l'effet de la longueur d'onde et de la durée de l'impulsion.Des essais préliminaires ont d'abord permis d'identifier quatre variables ayant le plus d'impact sur le taux de gravure et la rugosité de surface : (i) la taille du faisceau, (ii) la puissance du laser, (iii) la vitesse du porte-échantillon, et (iv) le pas entre chaque ligne balayée.Pour chaque laser, les conditions optimales d'ablation ont été obtenues en variant un paramètre à la fois.Au final, la grande énergie par impulsion offerte par le laser excimer permet d'accélérer d'un ordre de grandeur le taux de gravure, mais augmente de 1 µm à 1.8 µm la rugosité moyenne de la surface, par rapport à celle obtenue avec le laser Ti :Sapphire.Contrairement aux autres méthodes, l'ablation par laser pulsé a le potentiel d'offrir une très grande sélectivité.Pour ce faire, la spectroscopie d'émission de la plume a été étudiée pour suivre in situ la progression de la gravure, dans le but de déterminer le moment précis où le faisceau laser atteignait la surface du substrat.Malgré les similarités chimiques entre le revêtement et le substrat, on démontre qu'il est possible de suivre, en temps réel, la décroissance d'un pic d'azote par rapport à un pic de titane toujours présent pour diagnostiquer la fin de la gravure.Toutefois, plus d'efforts doivent être déployés pour définir un critère vi d'arrêt qui est fonction des conditions d'ablation choisies.Pour terminer, les effets du procédé sur les propriétés de la surface après l'ablation ont été analysés avec plusieurs techniques de caractérisation de surface.La profilométrie contact a d'abord confirmé une rugosité moyenne entre 1 et 2 µm par rapport à la rugosité de 0.6 µm du revêtement avant l'ablation.Aussi, des mesures XRD et EDX ont décelé la présence d'oxydes formés durant l'ablation de la surface à la pression atmosphérique.Finalement, la nanoindentation de la section transversale des échantillons semble indiquer que le procédé n'influence pas significativement la dureté du substrat et ce, peu importe le laser choisi.vii

Fetched live from OpenAlex and de-inverted. Abstracts are not stored in this database: the inverted indexes are 8.6 GB of the frame’s 9.3 GB of text, and the host has 13 GB free.