Microstructure et propriétés mécaniques superficielles de revêtements à base de nickel déposés sur acier austénitique par techniques de faisceaux d'ions

Microstructure and superficial mechanical properties of nickel-base coatings deposited on austenitic steel by ion beam technics

• Auteur / Autrice : KHALID BOUSLYKHANE
• Direction : Pierre Moine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Poitiers

Résumé

Les proprietes tribologiques de l'acier austenitique 304l sont considerablement ameliorees lorsque l'on realise, par techniques de faisceaux d'ions, un revetement cristallin mince d'alliages a base de nickel. Toutefois, l'amelioration depend fortement des parametres d'elaboration qui gouvernent la microstructure des depots. Les revetements elabores par simple pulverisation d'une cible de ni avec n#+ ont la structure de ni#3n; les proprietes tribologiques de l'ensemble depot/substrat sont moyennes. L'implantation d'ions ar#+ pendant le depot conduit a une structure biphasee a petits grains, constituee de ni et ni#4n (ou a la structure de ni seul si l'ion pulverisateur est ar#+), avec une orientation preferentielle des plans (111) parallelement a la surface de l'echantillon; les performances tribologiques de l'ensemble depot/substrat sont parmi les meilleures obtenues dans cette etude. Les revetements elabores par pulverisation d'une cible de niti avec ar#+ ont une structure amorphe niti et presentent de mauvaises proprietes tribologiques. Lorsque le gaz pulverisateur contient au moins 50% d'azote, les depots ont une structure biphasee constituee d'une phase mal cristallisee ni#3n et d'une phase dure tin; les performances tribologiques sont bonnes. Les meilleurs resultats sont obtenus quand il y a assistance ionique et chauffage pendant le depot, mais alors la structure des couches est constituee d'une phase ni associee a la phase tin. L'implantation ionique ameliore les proprietes tribologiques des revetements; ceci semble etre le resultat d'une densification du depot qui est revelee par l'augmentation importante de la durete, et peut s'expliquer par la grande mobilite atomique due aux defauts en sursaturation. Tous les revetements cristallins etudies sont generalement fragiles et presentent, par suite, une adherence moyenne sur l'acier 304l relativement mou; on peut penser que les ameliorations tribologiques seraient amplifiees avec un substrat plus dur. Les proprietes tribologiques des revetements contenant la phase ni sont meilleures que celles du nickel massif; ceci est probablement du a la tres faible grosseur de grains des depots et, sous assistance d'ions, a l'orientation preferentielle des plans (111) du nickel parallelement a la surface du substrat