Déterminations expérimentales de contraintes résiduelles au sein d'assemblages céramique/métal réalisés par brasage : Application au couple nitrure de silicium/acier doux

• Auteur / Autrice : Vincent Guipont
• Direction : Serge Fayeulle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Matériaux Mécanique-Physique (Ecully, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Nitrure de silicium

Usinage

Contraintes résiduelles

Résumé

La realisation d'une liaison entre une ceramique et un metal s'accompagne toujours de la creation d'un champ de contraintes residuelles multiaxial genere au cours du refroidissement de la piece. L'experience montre que les contraintes residuelles sont critiques dans la partie ceramique. Elles peuvent mener a la rupture de l'assemblage sans chargement exterieur ou au contraire contribuer aux performances de tenue en service lorsque la liaison est convenable. Dans ce contexte, l'evaluation des contraintes internes est precieuse: c'est le but de cette etude. Le brasage du nitrure de silicium sur un acier doux a l'aide d'un alliage d'argent est examine. Les profils en profondeur du nitrure de silicium obtenus par diffraction x sont compares avec ceux tires de la methode par enlevement de couches. Une gamme complete d'usinage du nitrure de silicium est etablie et controlee afin que les mesures par diffraction x ne soient pas perturbees par les usinages successifs. La redistribution des contraintes provoquees par l'enlevement de matiere est prise en compte par un calcul elastique. Dans le cas des pieces epaisses, l'agrement entre les deux methodes est tres bon. La ceramique est fortement en compression sur une grande distance separant la zone interfaciale de la fibre neutre. Cet etat de contraintes est benefique pour la tenue de la liaison et de la ceramique. En vue de la comparaison avec l'experience, la modelisation du brasage du nitrure de silicium sur un acier doux est effectuee dans le cas d'une geometrie simple avec une epaisseur de nitrure de silicium faible. Un calcul analytique elastique est compare a un calcul elastoplastique par elements finis. Ce travail etablit clairement la faisabilite de chaque methode (destructive ou non) appliquee au cas des pieces ceramique-metal brasees. La caracterisation de la repartition et du niveau des contraintes residuelles pour de telles pieces permet de se positionner en vue du choix des epaisseurs et des geometries de pieces. L'apport de la modelisation ouvre des voies qui pourront etre reprises et poursuivies a l'etude de pieces plus complexes