Etude des transformations tribologiques de surfaces ou "TTS" induites par impacts à énergie contrôlée
Institution:
Ecully, Ecole centrale de LyonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Under the effect of cyclic solicitations in the plastic field, metallic materials (titanium, titanium alloys :TiA16V, nitrided carbon steel 32Crl3MoV) present singular microstructural transformations conventionally designed by the locution "Surface Tribologicals Transformations or STT ". . . In all tested materials, the product thus formed is characterised by: a very high hardeness, a nanocrystalline structure (-100 nm), a high density of dislocations, the presence of a supersaturated solid solution induced by the dissolution of the various elements which constitute the material. And the absence of texture. A strong analogy can be established with phases obtained by fretting under gross slip condition but also with those observed in mechanical alloying or induced by adiabatic shearing. A test has been developed by instrumenting and qualifying an equipment allowing us to carry out impacts in reliable and reproducible way. By controlling the impact energy (some mJ) with variable pressures and speeds in the order of m/s, we were able to create these TTS phases and to characterize them by optical microscopy, MEB, MET, radioactive tracer, nanoindentation, X-rays diffraction. Based on various models (theories of ARCHARD, JOHNSON-COOKES, SCHWARZ, dynamic recrystallization,. . . ) we proposed several interprétations of the transformations induced in the previously quoted cases, that underline the complementary role of the mechanical and thermals effects. The most probable assumptions were highlighted.
Abstract FR:
Sous l'effet de sollicitations cycliques dans le domaine plastique, des matériaux métalliques (titane, alliage de titane : TiaAl6V, acier faiblement allié nitruré : 32 CrMoV13) présentent des transformations microstructurales singulières conventionnellement désignées par la locution "Transformations Tribologiques de Surface ou TTS". Le produit ainsi formé, quel que soit le matériau étudié se caractérise par : une dureté très élevée, une structure nanocristalline (de l'ordre de 100 nm de taille moyenne), une grande densité de dislocations, la présence d'une solution, solide. Sursaturée du fait de la mise en solution des différents éléments qui constituent le matériau et l'absence de texture. Une forte analogie peut être établie avec le produit élaboré par fretting en glissement total mais aussi dans le cadre de certaines approches en mécanosynthèse ou lors des transformations induites par cisaillement adiabatique. A partir d'un test que nous avons mis au point en instrumentant et qualifiant un appareillage permettant de réaliser d'une manière fiable et reproductible 'des impacts à énergie contrôlée (quelques mJ) donc à des pressions variables et à des vitesses de l'ordre du m/s, nous avons élaboré et caractérisé (par microscopie optique, MEB, MET, traceur radioactif, nanoindentation, diffraction X,. . . ) la TTS dans différentes configurations. En nous appuyant sur différentes modélisations (théories d'ARCHARD, JOHNSON-COOKES, SCHWARZ, recristallisation dynamique,. . . ) pour interpréter les transformations induites dans les cas précédemment cités, nous avons mis en évidence le rôle complémentaire des effets mécanique – et thermique et tenté de dégager les hypothèses les plus probables.