Effets d'une implantation ionique ou d'un mixage ionique dynamique sur le comportement en fatigue des métaux

Effects of ion implantation and dynamic ion mixing on the fatigue behaviours of metals

• Auteur / Autrice : Patrick Villechaise
• Direction : J. MENDEZ
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Poitiers

Résumé

Les effets induits sur le comportement en fatigue plastique de materiaux metalliques par deux types de traitement de surface, implantation ionique directe et mixage ionique dynamique, ont ete etudies. Leur application a un substrat monocristallin de cuivre a permis de preciser les relations entre la resistance a la rupture des couches superficielles et les processus d'accommodation de la deformation plastique cyclique dans le substrat. Il a ainsi ete etabli qu'une forte localisation de la deformation (cas des cristaux <110> et <100>) entrainait un cisaillement des couches implantees ou deposees, alors qu'a l'oppose une distribution homogene de la deformation (cas des cristaux <111>) favorisait les effets de blocage des glissements en surface, entrainant alors dans ce cas une modification du comportement cyclique volumique du materiau (augmentation progressive du durcissement cyclique), l'effet etant maximal dans le cas des depots. Cette etude, qui a necessite une analyse prealable du comportement cyclique et des modes de deformation plastique cyclique de cristaux a glissements multiples non traites, a en outre permis de mettre en evidence un phenomene de glissement des plans cubiques 100 dans les cristaux <111> qui n'avait pas encore ete releve dans les materiaux cubiques a faces centrees sollicites en fatigue a temperature ambiante. L'implantation ionique a ete appliquee a deux materiaux polycristallins (cuivre, acier inoxydable de type 316l). Il a ete montre que des effets marques de blocage des glissements en surface etaient obtenus, mais qu'ils n'entrainaient pas d'ameliorations importantes de la resistance a la fatigue plastique de ces materiaux, du fait d'un amorcage de fissures au niveau des joints de grains (cuivre) ou des rares bandes de glissement cisaillant la couche implantee (316l). Le procede de mixage ionique dynamique a permis l'elaboration de depots de structure amorphe (niti) ou nanocristalline (al,ni), durs et tres adherents sur le 316l (adherence limitee sur le cuivre. Des effets de blocage integral des glissements en surface ont alors permis d'obtenir des augmentations considerables des durees de vie du 316l dans le domaine de la fatigue plastique. Le role de parametres tels que l'epaisseur et la nature des depots, couples avec les effets de l'environnement et de l'amplitude de sollicitation cyclique ont ete mis en evidence