Thèse soutenue

Caractérisation du comportement mécanique de surfaces hyper-déformées par des phénomènes de contact

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Auteur / Autrice : David Tumbajoy Spinel
Direction : Guillaume Kermouche
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et Génie des Matériaux
Date : Soutenance le 09/11/2016
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAMCOS - INSA Lyon - UMR 5307 - Laboratoire Georges Friedel
Jury : Président / Présidente : Cécile Langlade
Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Kermouche, Cécile Langlade, Salima Bouvier, Marc Verdier, Constance Morel, Xavier Maeder, Jean-Michel Bergheau, Sylvie Descartes
Rapporteurs / Rapporteuses : Salima Bouvier, Marc Verdier

Résumé

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Dans l’industrie, les traitements mécaniques de surface métalliques permettent d’améliorer les conditions de service des pièces mécaniques. Les effets de contact de ces types de procédés engendrent une forte déformation plastique du matériau et par conséquent une transformation microstructurale en sous-surface. Cette transformation se manifeste dans le raffinement progressif de la microstructure dans une couche de quelques dizaines de micromètres. Celle-ci est souvent dénommé "surface tribologiquement transformée" (en anglais : Tribologically Transformed Surface - TTS). Une telle transformation microstructurale conduit à une augmentation des propriétés mécaniques en extrême surface et rend le matériau plus résistant aux conditions de frottement, usure et fatigue.Dans le cadre de cette étude, deux procédures de transformation microstructurale ont été employées sur un matériau modèle : le fer-α. Pour la première technique (grenaillage), la surface est impactée de façon répétitive avec des billes métalliques projetées à grande vitesse. Concernant la deuxième méthode (micro-percussion), la surface est impactée répétitivement à un endroit précis avec un indenteur conique rigide.L’objet de ce projet se centre sur trois aspects principaux : (i) déterminer les gradients mécaniques et microstructuraux induits sur les deux types de surfaces transformées (grenaillage et micro-percussion), (ii) établir un lien quantitatif entre les mesures faites par deux types d’essais micromécaniques (nano-indentation et micro-compression de piliers) et (iii) mettre en évidence les effets microstructuraux impliqués (taille de grain, densité de dislocations, etc...) dans l’augmentation des propriétés mécaniques par hyper-déformation de surfaces.