Nanocristallisation superficielle couplée à la nitruration plasma pour augmenter les propriétés de fatigue et d’usure d’alliages métalliques
Auteur / Autrice : | Mahdi Chemkhi |
Direction : | Delphine Retraint, Arjen Roos |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Systèmes Mécaniques et Matériaux |
Date : | Soutenance le 10/12/2014 |
Etablissement(s) : | Troyes |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD |
Jury : | Président / Présidente : Caroline Richard |
Examinateurs / Examinatrices : Delphine Retraint, Arjen Roos, Caroline Richard, Geneviève Inglebert, Habib Sidhom, Gwénaëlle Proust | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Geneviève Inglebert, Habib Sidhom |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Le couplage des traitements de surface mécaniques et thermochimiques a fait l’objet de nombreuses études ces dernières années. L’objectif d’un tel couplage est l’amélioration des cinétiques de diffusion d’espèces chimiques résultant en une augmentation des profondeurs de diffusion, et/ou une diminution de la température du traitement thermochimique sur les matériaux prétraités mécaniquement. Dans cette thèse, le procédé SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) de nanocristallisation superficiel par déformation plastique sévère a été combiné avec la nitruration plasma sur un acier inoxydable 316L de qualité médicale. Ce procédé duplex permet une amélioration notable sur la capacité de diffusion de l’azote sous la surface de l’acier SMATé. Une étape intermédiaire entre le SMAT et la nitruration plasma a été proposée ; son rôle significatif pour la diffusion de l’azote a été démontré. Ainsi, la comparaison des résultats obtenus après la nitruration plasma sur les échantillons SMATés avec ceux uniquement nitrurés a permis de constater une augmentation jusqu’à 60% de l’épaisseur des couches nitrurées. Par ailleurs, de nombreux moyens de caractérisation ont été mis en œuvre à travers divers essais mécaniques de fatigue et de tribologie. Un modèle numérique multi-échelle de diffusion a également été développé pour simuler les profils de concentration d’azote après traitement duplex. Les profils de concentration d’azote simulés sont en bon accord avec les résultats expérimentaux