Anti-Corrosion Coatings Fabricated by Cold Spray Technique: Optimization of Spray Condition and Relationship Between Microstructure and Performance
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Anti-corrosion coatings fabricated by cold spray technique : Optimization of spray condition and relationship between microstructure and performance Elizaveta Lapushkina To cite this version: Elizaveta Lapushkina. Anti-corrosion coatings fabricated by cold spray technique : Optimization of spray condition and relationship between microstructure and performance. Materials. Université de Lyon; Tohoku gakuin university (Sendai, Japon), 2020. English. NNT : 2020LYSEI054. tel- 03127323 HAL Id: tel-03127323 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03127323 Submitted on 1 Feb 2021 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. 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N°d’ordre NNT : 2020LYSEI054 THESE de DOCTORAT DE L’UNIVERSITE DE LYON opérée au sein de L’INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON En cotutelle internationale avec UNIVERSITE DE TOHOKU Ecole Doctorale N° ED34 École doctorale materiaux de Lyon Spécialité/ discipline de doctorat : Matériaux Soutenue publiquement le 16/07/2020, par : Elizaveta Lapushkina Anti-corrosion coatings fabricated by cold spray technique: Optimization of spray condition and relationship between microstructure and performance Devant le jury composé de : Hanlin, Liao, Professeur des université, Université de Bourgogne Franche-Comté, Rapporteur Bolot Rodolphe, Professeur des université, Université de Bourgogne-IUT Creusot, Rapporteur Philippe Bertrand, Professeur des université, ENISE, Université Jean Monnet-Saint- Étienne, Examinateur Marie-Pierre Planche, Maitre de conférences HDR, Université de Bourgogne Franche- Comté, Examinatrice Bernard Normand, Professeur des université, INSA de Lyon, Directeur de thèse Kazuhiro Ogawa, Professeur des université, Université de Tohoku, Co-directeur de thèse Sheng Yuan, Professeur agrégé, INSA de Lyon, Invité Nicolas Mary, Professeur agrégé, ElyTMax, Invité Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2020LYSEI054/these.pdf © [E. Lapushkina], [2020], INSA Lyon, tous droits réservés Elizaveta Lapushkina/ Engineering materials / INSA de LYON&Tohoky University Acknowledgements First of all, I am extremely grateful to my main supervisors Prof. Bernard Normand and Prof. Kazuhiro Ogawa for their guidance throughout the research work from title’s selection to finding the results. Their deep insights helped me at various stages of my research and gave me more power and spirit to excel in the research writing. I would like to express my deep gratitude to the examiners of my thesis, Prof. Hanlin Liao, Prof. Rodolphe Bolot, Assoc. Prof. Philippe Bertrand and Maitre de conférences HDR Marie-Pierre Planche for their suggestions, comments and tolerance. I hope that the present outcome will fulfil some of their expectations. My sincere gratitude is reserved for Dr. Sheng Yuan and Dr. Nicolas Mary for sharing insightful suggestions and giving the encouragement. They have played a major role in improving my research skills. I would also like to express the gratitude to ElyTMax, MATEIS/CorriS and Ogawa-lab who made my access simpler to the research facilities and laboratory and gave an opportunity to become part of their teams. It wouldn’t have been possible to conduct this research without their precious support. In the end, I am grateful to my parents, siblings, friends and acquaintances who remembered me in their prayers for the ultimate success. They gave me enough moral support, encouragement and motivation to accomplish my objective without any obstacle on the way. 1 Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2020LYSEI054/these.pdf © [E. Lapushkina], [2020], INSA Lyon, tous droits réservés Elizaveta Lapushkina/ Engineering materials / INSA de LYON&Tohoky University Département FEDORA – INSA Lyon - Ecoles Doctorales – Quinquennal 2016-2020 SIGLE ECOLEDOCTORALE NOM ET COORDONNEES DU RESPONSABLE CHIMIE CHIMIE DE LYON M. Stéphane DANIELE Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon http://www.edchimie-lyon.fr IRCELYON-UMR 5256 Sec. : Renée EL MELHEM Équipe CDFA Bât. Blaise PASCAL, 3e étage 2 Avenue Albert EINSTEIN [email protected] 69 626 Villeurbanne CEDEX INSA : R. GOURDON [email protected] E.E.A. ÉLECTRONIQUE, M. Gérard SCORLETTI ÉLECTROTECHNIQUE, École Centrale de Lyon AUTOMATIQUE 36 Avenue Guy DE COLLONGUE 69 134 Écully http://edeea.ec-lyon.fr Tél : 04.72.18.60.97 Fax 04.78.43.37.17 Sec. : M.C. HAVGOUDOUKIAN [email protected] [email protected] E2M2 ÉVOLUTION, ÉCOSYSTÈME, M. Philippe NORMAND MICROBIOLOGIE, MODÉLISATION UMR 5557 Lab. d’Ecologie Microbienne Université Claude Bernard Lyon 1 http://e2m2.universite-lyon.fr Bâtiment Mendel Sec. : Sylvie ROBERJOT 43, boulevard du 11 Novembre 1918 Bât. Atrium, UCB Lyon 1 69 622 Villeurbanne CEDEX Tél : 04.72.44.83.62 [email protected] INSA : H. CHARLES [email protected] EDISS INTERDISCIPLINAIRE Mme Sylvie RICARD-BLUM SCIENCES-SANTÉ Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (ICBMS) - UMR 5246 CNRS - Université Lyon 1 http://www.ediss-lyon.fr Bâtiment Curien - 3ème étage Nord Sec. : Sylvie ROBERJOT 43 Boulevard du 11 novembre 1918 Bât. Atrium, UCB Lyon 1 69622 Villeurbanne Cedex Tél : 04.72.44.83.62 Tel : +33(0)4 72 44 82 32 INSA : M. LAGARDE [email protected] [email protected] INFOMATHS INFORMATIQUE ET M. Hamamache KHEDDOUCI MATHÉMATIQUES Bât. Nautibus 43, Boulevard du 11 novembre 1918 http://edinfomaths.universite-lyon.fr 69 622 Villeurbanne Cedex France Sec. : Renée EL MELHEM Tel : 04.72.44.83.69 Bât. Blaise PASCAL, 3e étage [email protected] 2 Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2020LYSEI054/these.pdf © [E. Lapushkina], [2020], INSA Lyon, tous droits réservés Elizaveta Lapushkina/ Engineering materials / INSA de LYON&Tohoky University Tél : 04.72.43.80.46 [email protected] MATÉRIAUX DE LYON M. Jean-Yves BUFFIÈRE Matériaux INSA de Lyon http://ed34.universite-lyon.fr MATEIS - Bât. Saint-Exupéry Sec. : Stéphanie CAUVIN 7 Avenue Jean CAPELLE Tél : 04.72.43.71.70 69 621 Villeurbanne CEDEX Bât. Direction Tél : 04.72.43.71.70 Fax : 04.72.43.85.28 [email protected] [email protected] MEGA MÉCANIQUE, ÉNERGÉTIQUE, M. Jocelyn BONJOUR GÉNIE CIVIL, ACOUSTIQUE INSA de Lyon Laboratoire CETHIL http://edmega.universite-lyon.fr Bâtiment Sadi-Carnot Sec. : Stéphanie CAUVIN 9, rue de la Physique Tél : 04.72.43.71.70 69 621 Villeurbanne CEDEX Bât. Direction [email protected] [email protected] ScSo ScSo* M. Christian MONTES Université Lyon 2 http://ed483.univ-lyon2.fr 86 Rue Pasteur Sec. : Véronique GUICHARD 69 365 Lyon CEDEX 07 INSA : J.Y. TOUSSAINT [email protected] Tél : 04.78.69.72.76 [email protected] *ScSo : Histoire, Géographie, Aménagement, Urbanisme, Archéologie, Science politique, Sociologie, Anthropologie 3 Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2020LYSEI054/these.pdf © [E. Lapushkina], [2020], INSA Lyon, tous droits réservés Elizaveta Lapushkina/ Engineering materials / INSA de LYON&Tohoky University Table of contents Acknowledgements ................................................................................................................................ 1 Abstract ................................................................................................................................................... 6 Résumé .................................................................................................................................................... 7 Introduction ............................................................................................................................................ 8 Chapter I: Bibliography ......................................................................................................................... 10 1.1 Cold Spray Technique .................................................................................................................. 10 1.1.1 Cold Spray Process ............................................................................................................... 10 1.1.2 Coating formation and microstructure (ASI) ........................................................................ 11 1.1.3 Effect of spraying parameters .............................................................................................. 19 1.2 Cold Spray for corrosion protection ............................................................................................ 22 1.2.1 Noble and sacrificial coatings. Corrosion mechanisms ........................................................ 22 1.2.2 Influence of defects in coatings for corrosion protection .................................................... 26 1.3 Conclusion ................................................................................................................................... 29 Chapter II. Experimental methods and equipments ..........................................................................