Mécanismes fondamentaux du traitement de surfaces par bombardements électroniques pulsés : application aux matériaux métalliques et intermétalliques

par Jianxin Zou

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Chuang Dong et de Thierry Grosdidier.

Soutenue en 2007

à Metz .


  • Résumé

    La technique de "High-Current Pulsed Electron Beam" (HCPEB) a été développée récemment pour le traitement de surface des matériaux. Des impulsions très courtes avec une importante densité d'énergie d'électrons induisent des cycles thermo-mécaniques ultra-rapides en surface. Ces cycles peuvent conduire à la fusion - voir éventuellement à l'évaporation - de la couche superficielle ainsi qu'à la formation d’un champ de contrainte dynamique qui est à l’origine d’une déformation intense en sous-couche. Ce manuscrit propose une revue des développements récents concernant la technique HCPEB qui ont été obtenus dans le cadre de nos travaux. Nous montrons l'importance de la distinction entre les trois différents modes de traitement : le mode "chauffage", le mode "fusion" et le mode "évaporation". Tout d’abord, des modèles physiques associés à ces modes ont été proposés. L'analyse expérimentale a ensuite été réalisée sur différents métaux et alliages intermétalliques. Les modifications de surface et certains phénomènes spéciaux liés aux différents modes de traitement ont été détaillés. Finalement, nous avons discuté les applications potentielles de cette technique pour améliorer les propriétés des matériaux. Il apparaît clairement que le potentiel de la technique HCPEB nécessite un bon contrôle des paramètres de traitement pour modifier la surface des matériaux en utilisant le mode de traitement le plus approprié.

  • Titre traduit

    Fundmentals of surface treatments by high current pulsed electron beam : application to metallic and intermetallic alloys


  • Résumé

    High-Current Pulsed Electron Beam (HCPEB) is a recently developed technique for surface treatment of materials. The high-density electron pulses of short durations induce dynamic temperature fields in the surface layers giving rise to superfast heating, possible melting and evaporating. This is followed by a rapid solidification and cooling of the material surface. In addition, a dynamic stress field is formed that causes intense deformation in the material sub-layers. The development and research work carried out using the HCPEB technique have been reviewed in this thesis by underlying its effects under the "melting", "heating" and "evaporating" treatment modes. At first, different physical models for the HCPEB treatment of materials under the three different treatment modes have been proposed. Subsequently, the intriguing surface modifications associated with the HCPEB treatment were detailed. Finally, the potential applications of the HCPEB technique to improve the materials’ properties have been pointed out. Under all the three treatment modes, HCPEB treatment is proved to be an efficient way to modify the surface of metallic and intermetallic materials to taylor their properties. Overall, this review clearly demonstrate that the high potential of the HCPEB technique can be better achieved by a good control of the processing parameter in order to treat the sample surfaces under the most appropriate mode.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-104-39 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 90-104

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