Traitement de surface d'alliages legers par plasma produit par laser en vue d'ameliorer leur resistance mecanique

par ERIC SICARD

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de CHANTAL BOULMER LEBORGNE.

Soutenue en 1998

à Orléans .

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  • Résumé

    De maniere a alleger les moteurs, il faut pouvoir remplacer des pieces en acier ou en fonte par des materiaux plus legers comme des ceramiques, des alliages d'aluminium ou de titane. Parce qu'ils sont beaucoup moins chers que le titane et deja tres repandus, les alliages d'aluminium sont des candidats prometteurs a condition d'ameliorer leur comportement lorsqu'ils sont soumis a des frottements. Cette etude est consacree au durcissement de la surface d'un alliage d'aluminium (alsi7mg0. 3) par un procede de nitruration par plasma produit par laser. Ce procede precedemment etudie dans notre laboratoire (gremi) pour la nitruration de titane consiste a irradier un materiau place sous une atmosphere d'azote avec un laser uv a excimere pulse. Au cours de l'interaction, la surface est chauffee, fondue, puis evaporee, un plasma se developpe et reste confine a la surface du materiau. L'action conjointe du plasma et du chauffage de la surface permet la diffusion d'azote dans le materiau et la formation du nitrure d'aluminium. L'elaboration et l'analyse des cibles d'alliages nitrurees par plasma produit par laser ont permis de decrire la structure de la couche formee et l'effet de differents parametres sur le traitement (longueur d'onde du laser, fluence, effet de la repetition des impulsions, du recouvrement des impacts et effet de la presence d'oxygene). En completant ces resultats avec des analyses tribologiques il a ete possible de definir les meilleures conditions de traitement en vue d'applications de resistances au frottements. L'etude theorique des mecanismes d'interaction d'un laser avec une surface metallique a permis de calculer l'evolution de la temperature du materiau en surface et en profondeur au cours de l'irradiation puis son refroidissement. Ceci a permis d'expliquer les differences observees experimentalement suivant la longueur d'onde laser utilisee. Par ailleurs, une etude des mecanismes de formation du plasma et l'analyse spectroscopique de sa composition ont permis de definir le role et l'importance du plasma pour la nitruration d'alliages d'aluminium par plasma produit par laser. Ce travail a ete effectue en collaboration avec la societe psa peugeot-citroen et finance par la region centre.


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Informations

  • Détails : 212 P.
  • Annexes : 108 REF.

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