Le bois est un matériau à la fois naturel, renouvelable, recyclable et biodégradable. Cependant, malgré ses qualités, il présente, comme tout autre matériau, quelques inconvénients. Ce sujet de thèse porte sur une étude de faisabilité technologique d’enrichissement d’un substrat bois par des charges, aux propriétés physiques et chimiques données, incorporées par voie physique au moyen d’un procédé innovant qui est le procédé de jet d’azote à haute pression installé dans la plateforme expérimentale du CRITT-TJFU. L’innovation consiste à conférer aux particules des vitesses élevées (400-700 m/s) par la seule action de la pression hydrodynamique du flux d’azote, sans apport de chaleur. Les températures mises en jeu sont compatibles pour un usage sur bois sans altération des propriétés mécaniques et géométriques de la structure enrichie. Trois essences de bois (sapin, peuplier et hêtre) ont été traitées sous différentes conditions d’impact de deux types de particules (grenat et cuivre). Les caractérisations réalisées que ce soit par techniques d’imageries ou encore les caractérisations mécaniques, chimiques mais aussi microbiologiques ont montré que le bois traité par la technologie du jet d’azote acquière de nouvelles propriétés et s’enrichit par rapport à son état naturel / Wood is a material that is both natural, renewable, recyclable and biodegradable. However, despite its qualities, it presents, like any other material, some disadvantages. This PhD thesis deals with a technological feasibility study for the enrichment of a wood substrate by fillers, with specific physical and chemical properties, incorporated by physical means using an innovative process that is the nitrogen jet process at high pressure installed in the experimental platform of the CRITT-TJFU. The innovation consists in giving the particles high velocities (400-700 m/s) by the only action of the hydrodynamic pressure of the nitrogen flow, without any addition of heat. The temperatures are compatible for use on wood without altering the mechanical and geometrical properties of the enriched structure. Three types of wood (fir, poplar and beech) were treated under different impact conditions of two types of particles (garnet and copper). The characterizations carried out either by imaging techniques or even the mechanical, chemical but also microbiological characterizations have shown that wood treated by nitrogen jet technology acquires new properties and is enriched compared to its natural state

Ce travail de thèse, porte sur le développement d’une technique originale de traitement de surface par jet d’azote cryogénique. Ce procédé a été initialement développé pour le décapage et le nettoyage des surfaces. Il est ici utilisé pour obtenir un durcissement superficiel sans altération ou endommagement de la surface du matériau traité. Sous certaines conditions, dans un premier temps, nous avons appliqué la technique jet d’azote en conditions statiques de traitement afin de cartographier les domaines d’utilisation du jet en fonction des paramètres de procédé (distance de tir et temps d’exposition). On montre, un durcissement superficiel sans endommagement de la surface du matériau cible (acier austénitique AISI 316L). L’influence de la distance à laquelle la surface est traitée (distance de tir) et le temps d’exposition du jet sur l’évolution de la microstructure, le durcissement et l’endommagement en surface de l’acier AISI 316L a été étudiée. Des analyses par microscopie électronique à balayage, des analyses d’images ainsi que des mesures de microdureté ont été effectuées sur les microstructures des surfaces traitées pour quantifier les effets de traitement par jet d’azote. Le durcissement en surface, du essentiellement à la transformation martensitique, est ainsi quantifié selon les conditions d’essai. Dans un second temps, un traitement en conditions cinématiques a été réalisé en vue d’obtenir un durcissement superficiel sans endommagement de matière. Les essais de traitement en conditions cinématiques ont été essentiellement réalisés sur les surfaces d’aciers austénitiques instables, l’AISI 316L et l’AISI 304L et, ponctuellement sur l’acier stable, l’AISI 310s. L’influence de la vitesse d’avance du jet et la pression de consigne sur l’évolution de la microstructure, les fractions de martensites formées et le niveau de durcissement en surface d’aciers AISI 316L et AISI 304L ont été étudiées. Les analyses EBSD, MEB ainsi que les mesures de microdureté réalisées sur les surfaces traitées ont permis de mettre en évidence le lien entre le niveau de durcissement et la quantité de martensite induite. Le durcissement de la surface de l’acier AISI 310s, qui reste très faible comparé à celui d’aciers instables, est le résultat de l’écrouissage de sa phase austénitique. Il a été également montré qu’un traitement avec un double passage du jet conduit à l’amélioration de la microdureté en surface des trois aciers traités / This work focuses on the study of an original surface treatment technique that uses supercritical cryogenic nitrogen jet. This process was initially designed for environmentally friendly surface cleaning, where indeed such gas recycles in the air after operation. In the present work, this technique is implemented for surface hardening use without damage of the surface to be treated. Two types of operation cases are studied: static jet tool impingement, cinematic using jet tool scanning on the top surface. In fact, these two static and cinematic treatment cases can be used in industrial operations. In the first stage, the treatment was performed under static conditions in order to map the domains of use of the process. Variation of the experimental parameters (standoff distance and dwell time - treatment time-) made possible to define several uses of the nitrogen jet. In particular the hardening without any damage of the surface of the material to be treated such as AISI 316L stainless steel. Thus, the influence of the standoff distance and the dwell time on the evolution of surface microstructure and damage and hardening was studied. To quantify the effects of nitrogen jet on the microstructure, SEM (Scaning Electrons Microscope) observations and micro hardness measurements were carried out on the treated surfaces. As a result, for different conditions of treatment, the relationship between hardness and martensite rate during surface transformation process, is shown and plotted. Secondly, we focus on hardening without surface damage. The treatments were essentially carried out on both AISI 316L and AISI 304L metastable stainless steels. The influence of both torch velocity and jet static pressure on the variation of microstructure, martensite fractions and hardening level, was also studied and discussed. Thanks to both SEM/EBSD analysis and micro hardness measurements, the relationship between martensite rate and increase of hardness, is highlighted. It is also established that the treatment using several passes allows to increase the surface micro hardness without damage. Finally, it is found that, for some particular working parameters, the nitrogen jet process can also be used for surface hardening without martensitic transformation