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1 CRISMAT - Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux

Abstract : 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.

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.

en fr

Keywords : Ion-Implantation Aluminium Nitridation Microstructure Tribology Corrosion Nanoindentation Mechanical Behaviour

Mots-clés : Implantation Ionique Nitruration Tribologie Comportement Mécanique





Autor: Simon Thibault -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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