| Titre : | réalisations et caractérisations de revêtement durs à base de nitrures et de carbures:applications à l'usinage des métaux |
| Auteurs : | Nadjette Belhamra, Auteur ; Abdelouahed Chala, Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2014 |
| Format : | 1 vol. (120p.) / couv. ill. en coul / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Revêtements durs, TiC, TiN, CVD, usinage des métaux, corrosion, usur |
| Résumé : |
Cette étude porte sur la réalisation et la caractérisation de revêtements durs (TiC et TiN) en vue de leur application sur les outils de coupe des métaux. Les revêtements ont été élaborés par le procédé chimique en phase vapeur. Dans ce cas là, les deux revêtements ont été élaborés à pression atmosphérique en utilisant un atmosphère réactive de TiCl4-H2-C3H6 et TiCl4-H2-N2 respectivement. Les caractéristiques physico-chimiques, mécaniques, tribologiques et électrochimiques de revêtements TiC et TiN ont été étudié à l’aide de (DRX, MEB, EDAX, tribomètre, microduremètre, etc.). Et le comportement à la corrosion a été évalué par des techniques électrochimiques (test de polarisation et test de spectroscopie d’impédance électrochimique EIS). Les tests de corrosion ont été effectués dans une solution basique (NaCl 30g.L-1). L’application de ces revêtements à l’usinage des métaux a été effectue avec deux plaquettes Sandvik en carbure de tungstène WC-Co de type GC4035 et de GC3205 lors l’opération de chariotage des éprouvettes cylindriques en acier 42CD4, avec lubrification. e |
| Sommaire : |
Remerciements…………………………………………………………………... i Dédicace………………………………………………………………………... ii Sommaire………………………………………………………………………… iii Introduction générale……………………………………………………. 1 Chapitre I Etat de l’art sur les revêtements durs I.1. INTRODUCTION………………………………………………………………… 4 I.2. REVETEMENTS DURS…………………………………………………….......... 4 I.2.1. Définition………………………………………………………………………... 4 I.2.2. Procédés d’élaboration des revêtements durs…………………………………… 5 I.2.3. Propriétés lies aux revêtements pour les outils de coupe………………….......... 6 I.2.4. Classification des couches minces…………………………………………......... 7 I.3. APERÇUS SUR L’USINAGE DES METAUX…………………………….......... 12 I.3.1. Définition………………………………………………………………………... 12 I.3.2. Les exigences liées à l’usinage…………………………………………….......... 12 I.3.3. Procédés d’usinage……………………………………………………………… 13 I.3.3.1. Opération de tournage………………………………………………………… 14 I.3.3.2. paramètres de coupe…………………………………………………………... 15 I.3.4. Formation de copeau………………………………………………………......... 16 I.3.5. Contact à l’interface outil-copeau………………………………………….......... 17 I.3.5.1. Température à l’interface outil-copeau………………………………………... 17 I.3.5.2. Distributions des contraintes à l’interface outil copeau………………….......... 18 I.3.5.3. Coefficient de frottement……………………………………………………… 21 I.3.6. Matériaux et revêtements pour outils de coupe…………………………………………. 22 I.3.6.1. Matériaux pour outils de coupe………………………………………….......... 22 I.3.6.2. Revêtements…………………………………………………………………… 22 I.4. ENDOMMAGEMENT DES OUTILS DE COUPE……………………………… I.4.1. Introduction……………………………………………………………………... 23 I.4.2. Influence des paramètres de coupe sur l'usure…………………………….......... 24 I.4.3. Les différents mécanismes d’usure……………………………………………… 25 I.4.3.1. Usure par adhésion………………………………………………………......... 25 I.4.3.2. Usure par abrasion……………………………………………………….......... 25 I.4.3.3. Usure par diffusion……………………………………………………………. 26 I.4.4. Les principales formes d’usure des outils de coupe……………………….......... 27 I.4.4.1. Usure en dépouille……………………………………………………….......... 27 I.4.4.2. Arête rapportée et entaille……………………………………………………... 28 I.4.4.3. Usure en cratère………………………………………………………….......... 29 I.4.4.4. Autres formes d’usure des outils……………………………………………… 30 I.4.5. Critères d’usure et durée de vie des outils……………………………………………… 30 I.4.5.1. Critères de surveillance de l’usure……………………………………………………. 30 I.4.5.2. Modèles de durée de vie et modèles d’usure…………………………….......... 30 I.5. REVETEMENTS DE TiC ET TiN………………………………………….......... 31 I.5.1. Introduction……………………………………………………………………... 31 I.5.2. Caractéristiques et propriétés du carbure et de nitrure de titane………………… 32 I.5.2.1. Structure cristalline……………………………………………………………. 32 I.5.2.2. Les composés TiCx et TiNx dans les diagrammes de phases Ti-C et Ti-N….... 32 I.5.2.3. Propriétés et caractéristiques du carbure et du nitrure de titane………………. 33 I.5.3. Domaines d’application…………………………………………………………. 36 I.5.3.1. Carbure de titane………………………………………………………………. 36 I.5.3.2. Nitrure de titane……………………………………………………………….. 36 I.5.4. Films de TiC et de TiN obtenus par CVD………………………………………. 37 I.5.4.1. Précurseurs…………………………………………………………………….. 37 I.5.4.2. Influence des paramètres expérimentaux……………………………………... 37 I.5.4.3. Influence du rapport C/Ti……………………………………………………... 39 I.5.4.4. Influence de la température de dépôt………………………………………….. 40 I.5.4.5. Cinétique de la réaction……………………………………………………… 41 I.5.4.6. Influence de la pression totale………………………………………………… 41 I.5.4.7. Influence de la nature du substrat……………………………………………... 41 I.5.4.8. Influence de la concentration………………………………………………….. 43 I.6.CORROSION……………………………………………………………………… 43 I.6.1. Introduction……………………………………………………………………... 43 I.6.2. Classification de la corrosion…………………………………………………… 44 I.6.2.1. La corrosion sèche…………………………………………………………….. 44 I.6.2.2. La corrosion humide…………………………………………………………... 44 I.6.3. Les différentes formes de corrosion…………………………………………….. 44 I.6.3.1. Corrosion généralisée…………………………………………………………. 45 I.6.3.2. Corrosion localisée……………………………………………………………. 45 I.6.3.3. Corrosion liée à des effets mécaniques………………………………………... 45 I.6.4. Protection contre la corrosion…………………………………………………… 45 I.6.5. Résistance à la corrosion du carbure de tungstène liant au cobalt………………. 46 I.6.6. Evaluation de la corrosion par des méthodes électrochimiques………………… 47 I.6.6.1. Méthodes stationnaires (courbes de polarisation)…………………………….. 47 I.6.6.1.1. Mesure du potentiel de corrosion…………………………………………… 47 I.6.6.1.2. Tracés des courbes de polarisation………………………………………….. 47 I.6.6.1.3. Mesure de la résistance de polarisation (méthode de Stern et Geary)………. 51 I.6.6.2. Méthodes transitoires : la spectroscopie d’impédance électrochimique……… 52 Références bibliographiques…………………………………………………………... 57 Chapitre II Matériaux et méthodes expérimentales II.1. INTRODUCTION……………………………………………………………… 66 II.2. DEPOT CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR (CVD)…………………………... 66 II.2.1. Description du réacteur……………………………………………………….. 66 II.2.2. Système d’alimentation du précurseur de titane……………………………… 68 II.2.3. Système de chauffage et substrats utilisés……………………………………. 69 II.2.4. Choix de l’hydrocarbure pour l’élaboration des films TiC…………………... 70 II.2.5. Choix de la source d’azote pour l’élaboration des films de TiN……………... 71 II.2.6. Définition de la dilution du précurseur α……………………………………... 71 II.3. TECHNIQUES DE CARACTERISATIONS DES REVETEMENTS………… 72 II.3.1. Techniques de caractérisations physico-chimiques et structurales…………… 72 II.3.1.1. Diffraction des Rayons X (DRX)…………………………………………... 72 II.3.1.2 Microscopie optique………………………………………………………… 74 II.3.1.3. Microscopie électronique..............74 II.3.2. Techniques de caractérisations mécaniques et tribologiques………………… 76 II.3.2.1. Microdureté…………………………………………………………………. 76 II.3.2.2. Mesures tribologiques………………………………………………………. 77 II.3.3. Mesures électrochimiques……………………………………………………. 78 II.4. Méthodes de caractérisations et usinage de l’acier 42CD4……………………. 80 II.4.1. Matière à usiner………………………………………………………………. 80 II.4.2. Procédé d’usinage…………………………………………………………….. 80 II.4.2.1. Géométrie de l’outil………………………………………………………… 80 II.4.2.2. Conditions de coupe………………………………………………………... 81 II.4.3. Quantification de l’usure……………………………………………………... 81 Références bibliographiques………………………………………………………… 83 Chapitre III Réalisations et caractérisations de dépôts TiN et TiC III.1. INTRODUCTION…………………………………………………………….. 85 III.2. DEPOT DE NITRURE DETITANE TiN……………………………………... 85 III.2.1. Propriétés physico-chimiques………………………………………………... 86 III.2.1.1. Analyse chimique par EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)…………... 86 III.2.1.2. Analyse par DRX (diffraction des rayons X)……………………………… 86 III.2.1.3. Analyse morphologique par MEB (microscope électronique à balayage)… 87 III.2.2. Propriétés mécaniques et tribologiques……………………………………… 89 III.2.2.1. La dureté…………………………………………………………………… 89 III.2.2.2. Les essais de frottement…………………………………………………… 89 III.3. DEPOT DE NITRURE DETITANE TiC……………………………………... 90 III.3.1. Propriétés physico-chimiques………………………………………………... 91 III.3.1.1. Analyse chimique par EDS………………………………………………... 91 III.3.1.2. Analyse par DRX………………………………………………………….. 91 III.3.1.3. Analyse morphologique par MEB…………………………………………. 92 III.3.2. Propriétés mécaniques et tribologiques……………………………………… 93 III.3.2.1. La dureté…………………………………………………………………… 93 III.3.2.2. Les essais de frottement…………………………………………………… 93 III.4. TENU A LA CORROSION EN MILIEU NaCl………………………………. 94 III.4.1. Tests potentiométriques……………………………………………………… 95 III.4.2. Tests spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE)……………………. 97 III.4.3. Observations microscopiques………………………………………………... 100 III.5. CONCLUSION………………………………………………………………... 102 Références bibliographiques………………………………………………………… 103 Chapitre IV Applications de revêtements à l’usinage des métaux IV.1. INTRODUCTION…………………………………………………………….. 105 IV.2. RESULTATS ET INTERPRETATIONS……………………………………... 106 IV.2.1. Evolution de l’usure en fonction du temps………………………………….. 107 IV.2.2. Morphologies de l’usure……………………………………………………. 109 IV.3. CONCLUSION………………………………………………………………... 115 Références bibliographiques………………………………………………………… 116 Conclusion générale………………………………………………………. 119 |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/941/1/Phy_d4_2014.pdf |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TPHY/42 | Théses de doctorat | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
