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Laveissière, Marie. Elaboration et caractérisations de revêtements élaborés par oxydation micro-arcs sur alliage de titane TA6V

Laveissière, Marie (2018). Elaboration et caractérisations de revêtements élaborés par oxydation micro-arcs sur alliage de titane TA6V.

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Résumé en francais

Les traitements de surface sont souvent nécessaires pour améliorer les performances des matériaux métalliques et élargir les spectres de leurs applications. L'alliage de titane TA6V (ou grade 5) est ainsi utilisé dans de nombreux domaines (du biomédical à l'aéronautique) car il est léger et possède de bonnes propriétés en anticorrosion et de résistance à la température. Cependant, son comportement tribologique est en fait médiocre et doit donc être amélioré à l'aide d'un revêtement. L'objectif de ces travaux a été d'élaborer par Oxydation Micro-Arcs (OMA), des revêtements sur substrat TA6V, afin d'en améliorer les propriétés tribologiques. L'OMA est un procédé d'oxydation électrochimique innovant et récent, pour lequel restent à clarifier les mécanismes de croissance des revêtements et l'influence exacte de certains paramètres opératoires, en particulier la composition de l'électrolyte ou le signal électrique imposé. L'étude systématique de différents électrolytes a tout d'abord permis d'élaborer des revêtements adhérents, avec des épaisseurs comprises entre 5 et 60 µm. Ces revêtements résultent de la conversion électrochimique du substrat et de l'incorporation d'espèces depuis l'électrolyte. Ils sont composés d'une phase amorphe, dont la proportion dépend directement de la quantité de silicates dans le bain, et de phases cristallisées formées suite à l'élévation importante de la température surfacique lors du traitement. La compréhension des corrélations entre électrolyte et revêtement a notamment permis de limiter la formation de la phase amorphe molle et de favoriser celle de structures cristallines dures, menant au final à un électrolyte optimisé. L'étude des paramètres électriques, tels que la fréquence ou le temps de traitement, a mis en évidence par ailleurs leur influence importante sur la composition et la morphologie des revêtements. La modification du rapport cyclique a ainsi permis de modifier la composition chimique du revêtement, en favorisant la formation d'alumine cristallisée au sein de celui-ci. Enfin, ces revêtements ont été caractérisés du point de vue mécanique. La présence de phases cristallisées dans le revêtement a permis d'en augmenter la dureté, en comparaison du substrat de TA6V. Toutefois, à cause de la rugosité élevée des revêtements élaborés par OMA, il est apparu indispensable d'effectuer un post-traitement de polissage mécanique pour réduire le coefficient de frottement et le volume de matière usée. Au final, la compréhension des corrélations entre paramètres opératoires et propriétés du revêtement a permis d'élaborer avec succès un revêtement aux propriétés tribologiques très prometteuses, c.-à-d. un coefficient de frottement inférieur à 0,3 et un volume usé inférieur à 0,01 mm3 après 100 000 cycles, démontrant une amélioration significative des propriétés mécaniques surfaciques du substrat TA6V.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Arurault, Laurent
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Oxydation micro-arcs - Revêtements - Electrolyte - Titane - Alliage TA6V
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :15 Jan 2020 14:30