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Fiche descriptive
Revêtements sol-gel composites sur acier pour applications tribologiques (Document en Français)
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Modalités de diffusion de la thèse :
Modalités de diffusion de la thèse :
Auteur : Hermange Kurt
Date de soutenance : 07-03-2016
Directeur(s) de thèse : Tricoteaux Arnaud
- Leriche Anne
- Nivot Christelle
- Touzin Matthieu
Président du jury : Vélu Gabriel
Membres du jury : Tricoteaux Arnaud
- Leriche Anne
- Nivot Christelle
- Touzin Matthieu
- Kermel Christine
- Gonon Maurice
- Iost Alain
Rapporteurs : Gonon Maurice
- Iost Alain
Laboratoire : Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés - LMCPA
Ecole doctorale : Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (SMRE)
Hermange, Kurt
Nom
Hermange
Prénom
Kurt
Nationalité
Français
Date de soutenance : 07-03-2016
Directeur(s) de thèse : Tricoteaux Arnaud
Tricoteaux, Arnaud
Nom
Tricoteaux
Prénom
Arnaud
Leriche, Anne
Nom
Leriche
Prénom
Anne
Nivot, Christelle
Nom
Nivot
Prénom
Christelle
Touzin, Matthieu
Nom
Touzin
Prénom
Matthieu
Président du jury : Vélu Gabriel
Vélu, Gabriel
Nom
Vélu
Prénom
Gabriel
Membres du jury : Tricoteaux Arnaud
Tricoteaux, Arnaud
Nom
Tricoteaux
Prénom
Arnaud
Leriche, Anne
Nom
Leriche
Prénom
Anne
Nivot, Christelle
Nom
Nivot
Prénom
Christelle
Touzin, Matthieu
Nom
Touzin
Prénom
Matthieu
Kermel, Christine
Nom
Kermel
Prénom
Christine
Gonon, Maurice
Nom
Gonon
Prénom
Maurice
Iost, Alain
Nom
Iost
Prénom
Alain
Rapporteurs : Gonon Maurice
Gonon, Maurice
Nom
Gonon
Prénom
Maurice
Iost, Alain
Nom
Iost
Prénom
Alain
Laboratoire : Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés - LMCPA
Ecole doctorale : Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (SMRE)
Discipline : Molécules et matière condensée
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : RevêtementcompositeSol-GelAlumineLubrifiant solideIndentationTribologie
Sol-gel, Procédé -- Thèses et écrits académiquesTribologie (technologie) -- Thèses et écrits académiquesRhéologie -- Thèses et écrits académiques
Résumé : Ces travaux de thèse portent sur l’élaboration et la caractérisation de revêtements sol-gel composites «CSG» sur acier inoxydable austénitique AISI 304. L’objectif de la thèse était de mettre au point le procédé d'élaboration et d'étudier les propriétés mécaniques et le comportement tribologique des revêtements. La première partie expérimentale présente l’optimisation des conditions de synthèse d’un sol d’alumine stable et l’influence du traitement thermique du gel sur les propriétés physico-chimiques et thermostructurales. Les paramètres étudiés sont : La stabilité chimique du sol et les conditions de traitement thermique (température et temps). Différentes techniques de caractérisations ont été utilisées pour l'optimisation des paramètres d'élaboration (rhéométrie, ATD/ATG, dilatométrie, DRX, MET, pynométrie hélium). Un dopage au nitrate de fer a permis d'améliorer les conditions de frittage de l'alumine sol-gel grâce à la formation d'une solution solide (Al,Fe)2O3. Cela reste cependant insuffisant pour une application du revêtement sur le substrat acier. La seconde partie concerne l’élaboration et la caractérisation mécanique de revêtements sol-gel composites «CSG» charges de particules d’?-Al2O3 et de h-BN. Ce procédé a permis d'obtenir par dip-coating des dépôts monocouches de 8,5 micromètres environ avec des taux de charge de 90% volumique. Cependant, un tel taux de charge provoque la création d’une porosité importante. Les couches CSG traitées thermiquement à 750°C ont par la suite été caractérisées mécaniquement par indentation instrumentée. Les résultats obtenus ont montré une trop faible dureté des couches pour pouvoir améliorer la résistance à l'usure. La dernière partie de la thèse concerne le renforcement des revêtements CSG après traitement à l'acide phosphorique et traitement thermique à 400°C. La formation de liaisons phosphates entre les grains d'alumine renforce l'architecture du composite qui est note CB-CSG «Chemically Bonded Composite Sol-Gel». Des essais d'indentation instrumentée montrent, pour des revêtements CB-CSG charges d’alumine, une amélioration de la dureté par rapport au substrat en acier. Des essais de frottements secs en configuration bille sur plan montrent une augmentation de la résistance aux frottements secs d’un facteur 5 et une diminution du coefficient de frottement par rapport au substrat. L’influence du nitrure de bore hexagonal dans les couches CB-CSG en plus de l'alumine a été étudiée en particulier en ce qui concerne les propriétés mécaniques et tribologiques.
Classification : Sciences de l'ingénieur
Mots-clés : RevêtementcompositeSol-GelAlumineLubrifiant solideIndentationTribologie
Sol-gel, Procédé -- Thèses et écrits académiquesTribologie (technologie) -- Thèses et écrits académiquesRhéologie -- Thèses et écrits académiques
Résumé : Ces travaux de thèse portent sur l’élaboration et la caractérisation de revêtements sol-gel composites «CSG» sur acier inoxydable austénitique AISI 304. L’objectif de la thèse était de mettre au point le procédé d'élaboration et d'étudier les propriétés mécaniques et le comportement tribologique des revêtements. La première partie expérimentale présente l’optimisation des conditions de synthèse d’un sol d’alumine stable et l’influence du traitement thermique du gel sur les propriétés physico-chimiques et thermostructurales. Les paramètres étudiés sont : La stabilité chimique du sol et les conditions de traitement thermique (température et temps). Différentes techniques de caractérisations ont été utilisées pour l'optimisation des paramètres d'élaboration (rhéométrie, ATD/ATG, dilatométrie, DRX, MET, pynométrie hélium). Un dopage au nitrate de fer a permis d'améliorer les conditions de frittage de l'alumine sol-gel grâce à la formation d'une solution solide (Al,Fe)2O3. Cela reste cependant insuffisant pour une application du revêtement sur le substrat acier. La seconde partie concerne l’élaboration et la caractérisation mécanique de revêtements sol-gel composites «CSG» charges de particules d’?-Al2O3 et de h-BN. Ce procédé a permis d'obtenir par dip-coating des dépôts monocouches de 8,5 micromètres environ avec des taux de charge de 90% volumique. Cependant, un tel taux de charge provoque la création d’une porosité importante. Les couches CSG traitées thermiquement à 750°C ont par la suite été caractérisées mécaniquement par indentation instrumentée. Les résultats obtenus ont montré une trop faible dureté des couches pour pouvoir améliorer la résistance à l'usure. La dernière partie de la thèse concerne le renforcement des revêtements CSG après traitement à l'acide phosphorique et traitement thermique à 400°C. La formation de liaisons phosphates entre les grains d'alumine renforce l'architecture du composite qui est note CB-CSG «Chemically Bonded Composite Sol-Gel». Des essais d'indentation instrumentée montrent, pour des revêtements CB-CSG charges d’alumine, une amélioration de la dureté par rapport au substrat en acier. Des essais de frottements secs en configuration bille sur plan montrent une augmentation de la résistance aux frottements secs d’un facteur 5 et une diminution du coefficient de frottement par rapport au substrat. L’influence du nitrure de bore hexagonal dans les couches CB-CSG en plus de l'alumine a été étudiée en particulier en ce qui concerne les propriétés mécaniques et tribologiques.
Type de contenu : Texte
Format : PDF
Format : PDF
Identifiant : uvhc-ori-oai-wf-1-1975
Type de ressource : Thèse
Type de ressource : Thèse