Apport de la microscopie à force atomique pour la détermination des propriétés mécaniques élastiques du verre sous charges concentrées

Contribution of the atomic force microscopy for the determination of the mechanical properties elastic of glass beneath concentrated loads

• Auteur / Autrice : Claude Moysan
• Direction : Tanguy Rouxel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Verre

Élasticité

Microscopie à force atomique

Nanoindentation

Résumé

La nanoindentation est aujourd’hui une technique bien implantée dans un laboratoire. Au début de ce travail, elle n’existait pas, du moins dans sa version de vulgarisation. On disposait de l’essai de dureté et des techniques d’observation du type microscopie à force atomique(AFM). L’idée est d’associer les deux appareils pour déterminer à partir de l’observation d’un profil d’empreinte de dureté, les propriétés mécaniques élastiques du matériau indenté. On s’aperçoit alors que l’établissement de trois formules va aider à l’exploitation du profil. En comparant les modules de Young E obtenus par cette méthode avec ceux acquis par la technique des ultrasons, on sous estime la réalité mais en utilisant la définition du facteur de forme géométrique, nous sommes capables de déterminer la phase de fabrication du bourrelet et la phase de cisaillement lors d’un cycle de charge et de décharge. L’utilisation de l’indentation instrumentée est alors légitime pour mieux comprendre ce qu’il se passe lors de l’indentation, en particulier la technique de la mesure en continu de la raideur S(CSM). Lorsque nous comparons les valeurs obtenues avec celles de la propagation des ondes ultrasonores, nous surestimons la valeur réelle. Dans ce travail, nous sommes capables d’encadrer la valeur réelle du module de Young par une technique originale développée au LARMAUR et par la CSM. Le facteur de forme g est un bon indicateur de présence de bandes de bourrelet ou de cisaillement en fonction de sa valeur par rapport à l’unité.

The nanoindentation is today a technical well established in a laboratory. At the beginning of this work, it was not, at least in his version of extension. There was the test of hardness and techniques for observing surface as atomic force microscopy. The idea is associate the two instruments to determine from observation of a profile imprint of hardness, mechanical properties elastic indented material. It finds that the establishment of three formulas will help to an exploitation of the profile. By comparing the modulus of Young E obtained by this method with those acquired by the technique of ultrasound, we underestimate the reality but using the definition of the factor of geometric shape, we are able to determine the stage of manufacture of seam and the phase of shear during a cycle of load and discharge. The use of indentation instrumented is legitimate to better understand what is happening when indentation, in particular the technique of the continuous measurement of the stiffness. When we compare the values obtained with those of the spread of ultrasonic waves, we overestimate the actual value. In this work, we are capable of frame the real value of Young Modulus by a technical original developed in LARMAUR and by the CMS. The shape factor g is a good indicator o f the presence of bands of” pile- up” or “sinking- in” in the light of its value.