Réalisation assistée par laser d'alliage de surface base aluminium ou cuivre : aspects mécanique, physique, thermodynamique et statistique

= Laser surface alloying on aluminium and copper base alloys : mechanical , physical, thermodynamical and statistical aspect

• Auteur / Autrice : Ahmad Issa
• Direction : Jean-Marc Pelletier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés mécaniques

Alliages aluminium-cuivre

Lasers à gaz

Résumé

Nous nous sommes intéressés à la réalisation d'alliages de surface, par irradiation à l'aide d'un laser CO2 d'échantillons constitués : -soit d'un substrat base aluminium, et d'un dépôt de 30 à 200 microns de nickel ou d'un dépôt d'alliage base cobalt ; le but est l'amélioration des propriétés mécaniques et tribologiques de la surface, soit d'un substrat base cuivre et d'un double dépôt de nickel (20-30 microns) et de chrome (1-5 microns) ; dans ce cas la finalité recherchée est 1'accroissement des propriétés mécaniques et physico-chimiques, c 'est-à-dire la résistance à la corrosion. Le principe adopté consiste à porter la surface de l'échantillon au-delà du point de fusion, pour provoquer l’inter diffusion, en phase liquide, des différents éléments chimiques en présence. Après une phase d'optimisation des paramètres expérimentaux, des alliages de surface sains et homogènes sont obtenus, puis caractérisés ; une corrélation est établie entre la microstructure et les propriétés mécaniques ou physico-chimiques. En parallèle, nous avons développé un modèle de transfert thermique dans les échantillons bi-couches. Trois types de paramètres entrent en jeu, liés au faisceau laser lui-même, à l'interaction laser-matériau et matériau proprement dit (propriétés thermiques et physicochimiques). Une comparaison avec lesrésultats expêr1mentaux permet de valider ce modèle, semi-quantitativement.

The present work deals with surface alloying, by using continuous C02 laser irradiation on and two different kinds of samples : - either an aluminium base alloy, with a 20-300 micrometers thick nickel coating (or a cobalt base coating) ; in this case, the purpose is to improve mechanical and tribological properties of the surface. - or a copper base alloy with a double coating : nickel (10-30 microns) and chrimium (1-5 microns). Enhancement of bath mechanical and physico-chemical properties is expected. Laser surface alloying is achieved by heating the surface of the sample up to the melting temperature and then to induce inter diffusion, in liquid phase of the different chemical elements. After an optimization of the laser processing conditions, sound homogeneous surface alloys are obtained and then analysed. A correlation is established between microstructure and properties (mechanical properties and corrosion resistance). In addition, a thermal transfer model is developed for multilayer samples. Three different types of parameters are introduced : laser source features, laser-material interaction characteristics and properties of materials. Comparison with experimental results shows a good semi-quantitative agreement.