Contribution à l'étude du comportement tribologique et des propriétés mécaniques de polymères thermoplastiques chargés de lubrifiants solides en poudre

Contribution to study of tribological behavior and mechanical properties of thermoplastic polymers field with solid lubricants in powder

• Auteur / Autrice : Basma Ben Difallah
• Direction : Guy Monteil, Mohamed Kharrat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance le 07/03/2014
• Etablissement(s) : Besançon en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Hachmi Ben Daly
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Monteil, Mohamed Kharrat, Hachmi Ben Daly, Bernard Normand, Mondher Zidi, Hanlin Liao, Luc Carpentier, Maher Dammak
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Normand, Mondher Zidi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tribologie (technologie)

Lubrifiants solides

Usure (mécanique)

Mots clés libres

Composite

Thermoplastique

Lubrifiant solide

Frottement

Usure

Méthodologie d’élaboration

Interface

Adhésion

Propriétés mécaniques

Propriétés micromécaniques

Caractérisation microstructurale

Composite

Thermoplastic

Solid lubricant

Friction

Wear development methodology

Interface

Adhesion

Mechanical properties

Micromechanical properties

Microstructural charactérization

Résumé

Dans ce travail, nous avons examiné de près les propriétés tribologiques et mécaniques de composites thermoplastiques chargés de différentes fractions massiques de particules de lubrifiant solide. Pour la matrice thermoplastique, nous avons retenu le polyamide 6-6 et le polycarbonate alors que les lubrifiants solides envisagés sont le graphite et le bisulfure de molybdène. L’élaboration des composites a été établie à l’aide d’une première méthodologie de moulage par injection directe. Une deuxième méthodologie d’élaboration, qui fait intervenir une étape de prétraitement du lubrifiant solide avant injection afin d’améliorer l’adhésion à l’interface matrice/lubrifiant solide, a été également utilisée. Pour les différents composites élaborés, les comportements tribologiques ont été analysés par l’intermédiaire d’un microtribomètre de type pion/plan à mouvement linéaire alterné. L’impact de la méthodologie d’élaboration sur les propriétés d’adhésion à l’interface charge/matrice a été exploré. Les moyens expérimentaux utilisés reposent principalement sur les tests de traction uniaxiale couplés à des tests de micro-rayage et des caractérisations microstructurales complémentaires (fractographie, tomographie X). Les propriétés mécaniques et micromécaniques mesurées ont été corrélées aux observations microstructurales.

Through this work, we focused on the tribological and mechanical properties of thermoplastic composites containing different weight fractions of solid lubricant filler. For the thermoplastic matrixes, we choose polyamide 6-6 and polycarbonate and the solid lubricants considered were graphite and molybdenum disulfide. Composites were developed by direct injection molding process as a first methodology. A second one is also used based on particles pretreatment before injection molding in order to improve the adhesion in the filler/matrix interface. Friction experiments were conducted using a reciprocating microtribometer. The effect of the development methodology on the adhesion properties in the filler/matrix interface was explored. The experimental tools were principally based on uniaxial tensile tests coupled to scratch tests and complementary microstructural characterizations (fractography, X-ray tomography). The measured mechanical and micromechanical properties were correlated to the microstructural observations.