Etude du comportement thermomécanique et caractérisation d'un couple de matériaux ferromagnétiques acier / acier dans un contact électrique glissant soumis à un champ magnétique

par Kyo-Joon Chin

Thèse de doctorat en Mécanique des solides et matériaux

Sous la direction de Hamid Zaïdi.


  • Résumé

    Ce mémoire s'inscrit dans l'étude du comportement thermomécanique et caractérisation d'un couple de matériaux ferromagnétiques dans un contact glissant soumis à un champ magnétique alternatif H et traversé par un courant électrique continu I. Les essais ont été réalisés sur un tribomètre pion-disque (acier XC48 / acier XC48) en frottement sec en fonction de l'intensité H et I sous différentes charges normales. La présence du champ magnétique autour du tribocontact conduit à une stabilisation du frottement et une diminution importante du taux d'usure. Les modifications tribologiques résultent de la modification de la nature du contact par le champ magnétique. Nous avons analysé l'influence de quatre paramètres principaux : l'oxydation des surfaces de contact par H et I, le rôle du troisième corps à l'interface, les modifications des surfaces et sub-surfaces des matériaux et la distribution des contraintes de contact. L'oxydation des surfaces due à la présence du champ magnétique est le paramètre déterminant dans ces résultats. Il y a de nombreux facteurs à prendre en considération dans la compréhension de ce phénomène : l'activation de la réactivité physicochimique des surfaces de contact d'acier ferromagnétique magnétisé, l'augmentation de la température du métal par les courants de Foucault, etc. Le film d'oxyde et les fines particules d'usure ainsi créés réduisent la force de cisaillement à l'interface, en facilitant le glissement. Ils jouent un rôle protecteur dans le contact glissant à sec et changent du régime d'usure sévère au régime doux. La caractérisation du matériau usé met en évidence le durcissement de la surface de contact et la modification de la texture cristalline du matériau sous l'effet du champ magnétique et la fragilisation surfacique provoquant une fissuration en sub-surface. La modélisation numérique du champ des contraintes montre une forte concentration de contrainte de traction en aval de la zone de contact dans la direction de glissement, ce qui correspond à la fissuration et à la rupture du film d'oxyde

  • Titre traduit

    Study of thermomechanical behavior and characterisation of a ferromagnetic material couple steel / steel in a sliding electrical contact subjected to a magnetic field


  • Résumé

    This thesis concerns the study of thermo-mechanical behavior and characterization of a ferromagnetic material couple in sliding contact subjected to a magnetic field H (A. C. ) and crossed by a electrical current I (D. C. ). The tests were carried out on a pin-on-disc (XC48 Steel / XC48 steel) tribometer in dry friction condition, according to H and I intensity under various normal loads. The presence of the magnetic field around the tribocontact leads to a stabilization of friction and a significant reduction of the wear rate. The tribological modifications result from the modification of the contact nature by the magnetic field. We analyzed the influence of four principal parameters: oxidation of contact surfaces by H and I, role of the third body in interface, surface and subsurface modifications of materials and distribution of the contact stress. Oxidation of surfaces due to the presence of magnetic field is the decisive parameter in these results. There are many factors to take into account in the comprehension of this phenomenon : activation of the physico-chemical reactivity on contact surfaces of the magnetized ferromagnetic steel, temperature increase of the metal by Eddy currents, etc. The oxide film and the fine wear particles created in this way reduce the shearing force in the contact, facilitating the sliding. They play a protective role in the dry contact and change the wear from severe mode to mild mode. The characterization of worn material highlights the contact surface hardening and the crystalline texture modification of the material under the effect of magnetic field and the surface embrittlement causing a cracking in subsurface. The numerical modeling of the stress field shows a tensile stress concentration in the rear of contact zone in sliding direction, which corresponds to the cracking and the rupture of the oxide film observed.

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Informations

  • Détails : VI-182-[22] p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 85 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 03/POIT/2259-A
  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03/POIT/2259-B
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