Objectif
A laser tool which is reliable, flexible and easily controlled for future process automation has been designed. The device includes a 3 kW carbon dioxide laser, a 3 axes table, power feeder and a fast pyrometer for measuring surface temperatures. The methodology was first to investigate the beam parameters and possible powder flows in single laser scan, to define optimal zones of treatment. The next step was to optimise the best treatments in multi-scanning with overlapped laser tracks to achieve suitable samples for thermo-mechanical testing.
This research programme was successful mainly for zirconiacoatings. Laser sealing and strengthening of plasma sprayed zirconia coatings could generate high performance thermal and chemical barrier coatings. For diesel engines, the next step should be testing zirconia coated piston crowns and exhaust valves in operating conditions. Concerning gas turbine engines, further investigations are required, at temperatures above 1000 C, in terms of corrosion, oxidation, erosion and thermal cycling. The possible components are combustion chambers, first stage static vanes, and possible rotor blades.
The main objective of the project was the strengthening of ceramic material by means of laser surface treatments, for use in diesel engines and gas turbine engines. For ceramic coatings, this involves surface sealing, and improvement of mechanical properties in terms of thermal shock, erosion and abrasion. For bulk ceramics, surface flaws need to be mended and fracture toughness improved in order to prevent the formation or to limit the propagation of cracks when the materials are subjected to external stresses.
The surface treatments were carried out using an industrial 3kW continuous carbon dioxide laser. Treatment optimization required the adjustment of beam power and scan rate (3 axes table). Atmospheric control was achieved by the gas flow used to protect the focusing lens, provided the structure of laser nozzle is suitable. Surface temperatures were recorded in real time by a fast dichromatic pyrometer coupled to an amplifier and a microcomputer. A powder feeder was connected to the laser nozzle for reactive laser treatments involving powder projection in the laser beam.
The best results were obtained with zirconia coatings, made by plasma spraying yttria stabilized zirconia on cast iron or inconel substrates, using nickel chromium aluminium yttritium as a bond coat in order to reduce expansion coefficient mismatches. The porous as sprayed coatings are very efficient thermal barriers, but their mechanical properties are poor and they are not impervious to corrosive gases. 2 processes were therefore investigated and optimized. Laser sealing was achieved by rapid surface melting and solidification which generated dense surface layers with fine and homogeneous microstructures. However the mechanical improvements were limited by surface cracks due to shrinkage and differential stresses. Surface cracking was controlled in the laser strengthening process by projecting alumina powder during surface melting. Additional advantages of the composite surfaces obtain ed are higher hardness and greater chemical resistance.
THE BRITTLENESS OF CERAMIC MATERIALS LIMITS THEIR USE IN HEAT ENGINES. AS FAILURE OFTEN OCCURS FROM SURFACE FLAWS, THE PURPOSE OF THIS PROJECT IS TO INVESTIGATE SURFACE LASER TREATMENTS FOR HEALING SURFACE FLAWS AND-OR FORMING RESIDUAL COMPRESSIVE STRESSES TO IMPROVE SURFACE TOUGHNESS.
IN THE PARTICULAR CASE OF CERAMIC COATINGS, THE FIRST GOAL IS TO SEAL THE SURFACE FOR ENHANCING CORROSION RESISTANCE, AND SECONDLY TO GET FINER AND HOMOGENEOUS MICROSTRUCTURES FOR IMPROVING THERMAL SHOCK AND EROSION RESISTANCE.
THE FIRST APPLICATION SHOULD BE A BETTER HEAT PROTECTION OF DIESEL COMPONENTS WHICH ARE IN CONTACT WITH HOT GASES (PISTON, VALVES).
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
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- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métal de transition
- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métal pauvre
- ingénierie et technologie ingénierie des materiaux revêtement et films
- ingénierie et technologie ingénierie des materiaux céramique
- sciences naturelles sciences physiques optique physique des lasers
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Données non disponibles
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Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Données non disponibles
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Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Coordinateur
7000 Mons
Belgique
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.