Modifications des propriétés physico-chimiques et de la microstructure de l'aluminium après nitruration par implantation d'ions multichargés

par Simon Thibault

Thèse de doctorat en Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces

Sous la direction de Eric Hug.

Soutenue en 2009

à Caen .


  • Résumé

    L’implantation ionique d’azote dans l’aluminium a pour conséquence d’améliorer certaines de ses propriétés superficielles et peut donc entre autre être utilisée comme traitement de surface pour les alliages d’aluminium. Cette étude fait suite au développement d’une nouvelle technologie d’implantation basée sur l’utilisation de microaccélérateurs de particules qui permettent l’implantation d’ions multichargés (jusqu’à N4+). L’objectif de la thèse a été dans un premier temps de cibler les paramètres d��implantation permettant d’obtenir les meilleurs résultats, notamment lors de tests de corrosion et d’usure. Une analyse microstructurale a été menée afin de comprendre les mécanismes rentrant en jeu dans le renforcement des surfaces implantées. On a ainsi, pu mettre en évidence la nécessité d’une interpénétration des couches nitrurées et oxydées pour une amélioration significative de la résistance aux sollicitations superficielles. Les mécanismes de durcissement ont également été étudiés ce qui a permis de mettre à jour un durcissement par écrouissage régi par effet Hall-Petch apparaissant lors de l’implantation. Une étude du comportement mécanique d’éprouvettes implantées a montré que malgré les faibles épaisseurs d’implantations (~0,5 µm) des effets pouvaient se faire sentir sur tout le volume des éprouvettes. Le comportement élastique ainsi que le mode d’endommagement de ces pièces ont en effet été modifiés après implantation.

  • Titre traduit

    Multicharged nitrogen ion-implantation effects on physico-chemical properties and microstructure of aluminium


  • Résumé

    Nitrogen ion-implantation into aluminium is known to improve some of its superficial properties, and so, can be applied as a powerful surface treatment for aluminium alloys. These investigations were achieved as a continuation of a recent development of this technology. It consists in using particles microaccelerator which allows multicharged ion-implantation. The aim of the study was first to obtain the correct treatment parameters which provides the best results for corrosion and wear tests. A microstructural analysis was performed in order to understand implantation-induced enhancement mechanisms. Among others results, we have demonstrated the necessity to form a mix of oxidized and nitrided layer to achieve a significant improvement of superficial stress resistance. Hardening mechanisms were also investigated and have revealed the presence of a Hall-Petch driven strain-hardening mechanism. Mechanical characterisations were also carried out on implanted samples. Despite a very thin irradiated layer, some effects could be perceived by the volume sample such as changes in the elastic behaviour and fracture mode.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (191 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.147-152

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  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque universitaire Sciences - STAPS.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2009-33
  • Bibliothèque : Université de Caen Normandie. Bibliothèque universitaire Sciences - STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TCAS-2009-33bis
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