Etude de l'interaction entre un rayonnement laser uv et des materiaux metalliques : application au traitement de surface

par THIERRY SARNET

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Michel Autric.

Soutenue en 1995

à Aix-Marseille 2 .

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  • Résumé

    Ce memoire concerne l'etude theorique, experimentale et numerique de l'interaction entre un rayonnement laser uv des materiaux metalliques, dans un but d'application au traitement de surface. Il se compose des trois parties suivantes: une premiere partie theorique, dans laquelle sont presentes les principes generaux de l'interaction laser-matiere: de l'absorption du rayonnement par le materiau a la formation du plasma et son expansion hydrodynamique, suivie par une presentation des principales applications industrielles des lasers en metallurgie, enfin un expose sur les techniques de caracterisation de surfaces pouvant etre utilisees dans ce domaine d'etude. Deuxieme partie, experimentale, presente, dans un premier temps, les principaux resultats d'hydrodynamique plasmas, illustree par des photographies de camera ultra-rapide, avec les differents regimes d'ecoulement observes sur des alliages de titane et d'aluminium, grace a un montage interferometrique de type mach-zehnder, en fonction la nature du gaz ambiant, de la pression et de la densite d'energie ; puis, dans un deuxieme temps sont presentees modifications observees apres irradiation, sur des aciers, alliage d'aluminium et alliage de titane, en termes topographie, rugosite, modifications structurales, durete, analyses physico-chimiques, contraintes residuelles, pour certains d'entre eux, resistance a la corrosion. Diverses techniques ont ete utilisees pour mener a bien caracterisations, telles que microscopie electronique a balayage et en transmission, spectroscopie dispersive energie, diffraction de rayons x en incidence rasante, spectroscopie auger, analyseurs de contraintes par diffraction x, micrographie optique, micro-durometre, profilometre, rugosimetre enfin, la troisieme partie presente: resultats issus d'une modelisation numerique, par la methode des elements finis, visant a simuler la propagation front de fusion dans le materiau. Ces resultats sont en bon accord avec les resultats experimentaux, notamment a des coupes transverses des materiaux, observees en microscopie electronique a balayage


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  • Détails : 234 P.
  • Annexes : 115 REF.

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