Comportement à l'oxydation haute température de films nanocomposites du sytème Me-Si-N(Me=Ti, Cr) déposés par procédés sous vide sur acier

par Alexandre Mege-Revil

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Jean-Pierre Millet et de Philippe Steyer.

Soutenue en 2008

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Des revêtements du système Me-Al-Si-N (Me = Cr, Ti) ont été déposés sur acier M2 par trois procédés de dépôt physique en phase vapeur. Les microscopies électroniques et la diffraction X ont conclu dans la majorité des cas à une structure nanocomposite constituée de nanograins de Me(Al)N enrobés dans une matrice de SiNx amorphe. Il en découle une amélioration notable des propriétés aussi variées que la dureté, la résistance à l'oxydation et à l'usure. L'ajout d'aluminium améliore encore la résistance à l'oxydation. La microscopie électronique environnementale a permis de proposer un mécanisme d'oxydation des revêtements nanocomposites déposés par arc. Le cyclage thermique a montré que la phase TiN apportait ses qualités mécaniques au système en complément de l'inertie chimique conférée par la phase SiNx, plus fragile. Enfin, des expériences de tribo-oxydation ont montré que l'ajout de Si à CrN améliorait d'autant plus la résistance à l'usure que la température imposée était basse.

  • Titre traduit

    High temperature oxidation behaviour of nanocomposite Me-Si-N (Me = Ti, Cr) films deposited on steel by vacuum process


  • Résumé

    Coatings in the Me-Al-Si-N system were deposited on M2 steel using different vapour deposition process. SEM, TEM and XRD studies indicated in most cases that a nanocomposite structure in which Me(Al)N nanograins are embedded in an amorphous SiNx matrix was actually synthesized. A strong increase in the hardness, the oxidation resistance and the wear resistance of the coatings was then observed. Adding aluminium further improved the oxidation resistance. Environmental SEM observations allowed us to suggest a mechanism for the oxidation of PVD-deposited nanocomposite coatings. Thermal cycling tests showed the synergy between the hard, resilient TiN phase and the chemically inert but fragile SiNx phase. Finally, tribo-oxidation experiments combining wear and high temperature oxidation showed that adding Si in CrN allowed an increase of the wear resistance of a coated ball inversely related with the temperature.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-178

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3373)
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