Résumé
Les revêtements céramiques épais déposés par projection plasma sont largement utilisés à haute température comme boucliers thermiques ou comme revêtements résistants à l’usure et à la corrosion. La caractérisation de la diffusivité thermique et de la conductivité thermique de ces matériaux est particulièrement importante pour les revêtements utilisés dans les domaines aéronautique, automobile et de production d’énergie. Il est donc nécessaire de disposer d’un équipement de référence pour la mesure de ces propriétés thermiques dans une large plage de températures et avec des incertitudes de mesure fiables, permettant d’effectuer des mesures et des étalonnages traçables au SI. Le diffusivimètre de référence du LNE, opérationnel depuis plusieurs années pour les mesures de la diffusivité thermique de matériaux homogènes moyens et bons conducteurs thermiques, fonctionne sur le principe de la méthode flash en face arrière et est relativement mal adapté aux mesures réalisées sur un revêtement (problèmes liés à l’épaisseur du substrat). L’installation de mesure existante a donc été modifiée, afin de permettre de déterminer la diffusivité thermique de revêtements à partir de la mesure de la température de la face soumise à l’impulsion (méthode flash avant) ou de la face opposée (méthode flash arrière). Elle permet par ailleurs, moyennant certaines conditions, de mesurer simultanément la diffusivité thermique et l’effusivité thermique de ces revêtements à haute température par la méthode flash « face avant ». Cette méthode a d’abord été validée, entre la température ambiante et 1 400°C, en comparant les résultats de mesure obtenus sur deux matériaux homogènes bien connus (fer Armco et graphite Poco) avec ceux obtenus en utilisant la méthode flash « face arrière ». Les valeurs de la diffusivité thermique ainsi obtenues ont un écart relatif inférieur à 3,5%, dépendant de la température et des matériaux, avec une incertitude relative élargie inférieure à 5,5%. La méthode flash « face avant » a ensuite été appliquée à la détermination de la conductivité thermique d’un revêtement d’oxyde de chrome déposé sur un substrat en alliage de fer, entre 23°C et 800°C, en exploitant des mesures simultanées de la diffusivité thermique et de l’effusivité thermique. Les résultats ont été comparés aux valeurs de la conductivité thermique déterminées par une méthode indirecte à partir de la diffusivité thermique, de la capacité thermique massique et de la masse volumique. Les valeurs de la conductivité thermique mesurées en utilisant les deux méthodes sont en bon accord, avec un écart relatif inférieur à 7%, et se situent dans la plage des incertitudes de mesure.