Détermination de la diffusivité thermique et de la conductivité thermique de revêtements à haute température par la méthode flash

Les revetements ceramiques epais deposes par projection plasma sont largement utilises a haute temperature comme boucliers thermiques ou comme revetements resistants a l'usure et a la corrosion. La caracterisation de la diffusivite thermique et de la conductivite thermique de ces materiaux est particulierement importante pour les revetements utilises dans les domaines aeronautique, automobile et de production d'energie. Il est donc necessaire de disposer d'un equipement de reference pour la mesure de ces proprietes thermiques dans une large plage de temperatures et avec des incertitudes de mesure fiables, permettant d'effectuer des mesures et des etalonnages tracables au SI. Le diffusivimetre de reference du LNE, operationnel depuis plusieurs annees pour les mesures de la diffusivite thermique de materiaux homogenes moyens et bons conducteurs thermiques, fonctionne sur le principe de la methode flash en face arriere et est relativement mal adapte aux mesures realisees sur un revetement (problemes lies a l'epaisseur du substrat). L'installation de mesure existante a donc ete modifiee, afin de permettre de determiner la diffusivite thermique de revetements a partir de la mesure de la temperature de la face soumise a l'impulsion (methode flash avant) ou de la face opposee (methode flash arriere). Elle permet par ailleurs, moyennant certaines conditions, de mesurer simultanement la diffusivite thermique et l'effusivite thermique de ces revetements a haute temperature par la methode flash « face avant ». Cette methode a d'abord ete validee, entre la temperature ambiante et 1 400 °C, en comparant les resultats de mesure obtenus sur deux materiaux homogenes bien connus (fer Armco et graphite Poco) avec ceux obtenus en utilisant la methode flash « face arriere ». Les valeurs de la diffusivite thermique ainsi obtenues ont un ecart relatif inferieur a 3,5 %, dependant de la temperature et des materiaux, avec une incertitude relative elargie inferieure a 5,5 %. La methode flash « face avant » a ensuite ete appliquee a la determination de la conductivite thermique d'un revetement d'oxyde de chrome depose sur un substrat en alliage de fer, entre 23 °C et 800 °C, en exploitant des mesures simultanees de la diffusivite thermique et de l'effusivite thermique. Les resultats ont ete compares aux valeurs de la conductivite thermique determinees par une methode indirecte a partir de la diffusivite thermique, de la capacite thermique massique et de la masse volumique. Les valeurs de la conductivite thermique mesurees en utilisant les deux methodes sont en bon accord, avec un ecart relatif inferieur a 7 %, et se situent dans la plage des incertitudes de mesure.