Thèse de doctorat : Sciences des matériaux -Physique : Metz : 2007. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. p.90-104. Appendice ( Abstract in Chinese) 39 p.

Thèse de doctorat : Science et Ingénierie des Matériaux : INPL : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

L’optimisation des microstructures de surface est un facteur primordial pour améliorer les propriétés et la durée de vie des matériaux. Pour le traitement des aciers inoxydables, la nitruration est un procédé adéquat permettant l’augmentation de la dureté et de la résistance à l’usure par formation d’une austénite «expansée» sursaturée en azote. Des travaux récents ont suggéré que l’activation de surface par un traitement mécanique préalable permettait d’augmenter les cinétiques de diffusion de l’azote. Avec des traitements « duplex » de ce type, il doit donc être possible (i) d’augmenter l’épaisseur des couches nitrurées pour un temps de nitruration donné et/ou (ii) de diminuer la température de nitruration et éviter ainsi la formation de nitrures nuisibles à la tenue à la corrosion. La littérature montre toutefois qu’une couche de pollution issue du prétraitement peut affecter l’efficacité de la nitruration. L’objectif de ce travail était d’aider à l’optimisation de la maitrise de différents traitements « duplex » impliquant, avant une nitruration assistée plasma, les traitements mécaniques ou thermomécaniques suivants : le grenaillage ultrasonore (SMAT pour Surface Mechanical Attrition Treatment), le laminage et le traitement par faisceau d’électrons pulsé (HCPEB pour High Current Pulsed Electron Beam). La combinaison des traitements mécaniques et thermochimiques a été essentiellement testée sur deux nuances de l’acier inoxydable austénitique 316L (avec et sans sulfures) et, dans une moindre mesure, sur l’acier AISI 660. Afin de mieux caractériser l’effet des différents paramètres du procédé d’hyperdéformation SMAT (diamètre des billes, durée du traitement, amplitude de vibration, etc.) sur l’évolution de la microstructure, une procédure de caractérisation des couches écrouies utilisant l’EBSD a été proposée. Cette technique, basée pour partie sur l’évolution des Dislocations Géométriquement Nécessaires (GNDs), permet d’évaluer quantitativement l’épaisseur des différents types de couches formées en fonction des paramètres du procédé SMAT. Les natures des pollutions de la surface et leurs origines ont aussi été analysées. Une analyse de l’efficacité des différents types de traitements duplex a ensuite était réalisée en comparant systématiquement des résultats obtenus après nitruration sur des échantillons avec et sans activation de surface. Des analyses par diffraction des rayons X, des observations en microscopies électroniques, des mesures de microdureté ainsi que la mesure des profils de concentration en azote par SDL (Spectrométrie à Décharge Luminescente) ont été mises en œuvre pour quantifier les effets des traitements combinés. Les résultats ont montré la complexité des modifications de structures et la complexité des phénomènes mis en jeu / Optimizing the surface microstructure and properties is very important to obtain high performance behaviour. Applying appropriate mechanical and thermochemical treatments has been the prime objective of metallurgists. More recently, and particularly for the stainless steels, the Plasma Nitriding was found to be an efficient technique for enhancing the hardness and wear resistance. However, as the nitriding temperature is about 500 °C, the formation of nitrides on the surface leads to a decrease of the corrosion resistance of these alloys. Recent works have shown that using a mechanical pre-treatment allows to decrease the treatment temperature and duration, and also to enhance the nitrogen diffusion within the stainless steels surfaces. In the present work, performances of different Duplex treatments (mechanical + thermochemical) are studied. The Surface Mechanical Attrition Treatment (SMAT), cold rolling and the High Current Pulsed Electron Beam (HCPEB) are used as surface activators prior to plasma nitriding of stainless steels. Before studying the effect of surface activation on the nitrogen diffusion, the effect of the different SMAT parameters (balls size, balls nature, treatment duration … etc.) on the microstructure is analysed. A new technique based on the notion of Geometrically Necessary Dislocations (GND) is used to depict the thickness of the different SMAT-induced layers and compare the effect of the processing parameters. Then, comparative analysis of the results obtained after nitriding of mechanically deformed samples leads to quantify the effect of the different Duplex treatments. X-Ray Diffraction, Secondary Electron Microscopy associated with Electron BackScattered Diffraction (EBSD), hardness measurement and chemical composition analysis by Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy (GD-OES) showed the importance of the surface microstructure and deformation state on the nitrogen diffusion

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences et génie des matériaux : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 249 réf.

Thèse de doctorat : Science et ingénierie des matériaux : INPL : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'affinement des grains et la réduction de la texture dans les alliages TiAl brut de coulée sont très importants pour améliorer les propriétés structurales rendre les alliages industriellement utilisables et offrir la possibilité de remplacer les superalliage à base Ni dans de nombreuse applications industrielles. Les traitements thermomécaniques ne sont pas toujours le meilleur moyen pour affiner la taille des grains, ils entrainent un coût de production élevé et une difficulté de mise en œuvre. Les traitements thermiques menant à la transformation de phase massive peuvent être un moyen d'affinement des grains mais ils nécessitent une compréhension complète des mécanismes de la transformation massive, l'évolution de la microstructure ainsi que de son rôle dans la réduction de la texture par traitements thermiques. Lors de cette thèse, des grains [gamma]-massif ont été obtenus par refroidissement rapide des alliages TiAl depuis la phase [alpha] haute température (1365°C). Différentes fractions volumiques de grains [gamma]-massif peuvent être obtenues en fonction de la composition des alliages et de la vitesse de refroidissement. Pour atteindre les différents objectifs, des échantillons avec différentes fractions volumiques de grains [gamma]-massif ont été choisis et étudiés. Après l'étude des mécanismes de transformation massive, d'autres traitements thermiques ont été appliqués à la structure massive pour étudier son évolution microstructurale et texturale. Des caractérisations morphologiques et cristallographiques ont été effectuées à l'aide de différents instruments (DSC, DRX, MEB, MET) pour comprendre les mécanismes de développement d'évolution des structures massives / Grain refinement and texture reduction in as-cast TiAl alloys are very important in order to improve their structural properties, and make them industrially viable, and offer a possible replacemen to Ni-based super alloys in many industrial applications. Thermo-mechanical route is not always preferred for grain refinement due to the high production cost and low treatability. Thermal treatment through massive phase tansformation could be a possible grain refinement route but it requires full understanding of the mechanisms of massive transformation, and of the evolution of microstructure and texture through subsequent heat treatments. In the Ph.D. research work, [gamma]-massive grains were obtained by rapid quenching of TiAl alloys from the high temperature single phase [alpha] field at 1365°C. Depending on the alloy composition and cooling rate, different volume fractions of [gamma]-massive grains were obtained. In order to address different objectives, samples with different volume fractions of the [gamma] grains were chosen and studied. After studying the mechanisns of massive transformation ( nucleation and growth), subsequent heat treatments were performed on the microstructures to study their microstructural and texture evolution. To understand the mechanisms development and evolution of these massive structures, morphological and crystallographic characterization were performed using different instruments, (DSc) and microscopy techniques (X-ray, electron microscopy)

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Actuellement, les turboréacteurs sont les principales sources de bruits d’un avion. Afin de supprimer cette source de bruit qui est très incommodante pour l’environnement, les ingénieurs ont conçu durant ces trente dernières années des matériaux permettant de réduire l’émission de bruit provenant des turboréacteurs. Ces matériaux communément appelés liners sont pour l’instant relativement efficaces. Afin de contrôler la qualité de fabrication des liners, l’instigateur du projet Pratt & Whitney Canada (PWC) veut caractériser ces traitements acoustiques en mesurant leur impédance acoustique en tenant compte des conditions réelles de champ acoustique et des conditions aérodynamiques. C’est ainsi qu’a pris naissance mon projet de maîtrise portant sur la conception et la fabrication d’un banc de mesure en vue de la caractérisation de ces liners. En premier lieu, une amélioration de la méthode de caractérisation géométrique et acoustique des liners au niveau de la nacelle du turboréacteur (in situ) a été apportée. En effet, une méthode de mesure par imagerie a été élaborée pour mesurer le taux de perforation et le diamètre de perforation d’un liner au sein même de la nacelle. D’autre part, les fuites acoustiques au sein du tube d’impédance in situ de PWC ont été éliminées. Par ailleurs, une méthode de mesure in situ de l’impédance des liners a été établie. En second lieu, un banc d’essai a été conçu et fabriqué pour mesurer, par méthode inverse, l’impédance des liners sous incidence rasante. Divers matériaux ont été testés afin de valider le banc. Les résultats expérimentaux sont bien proches des résultats numériques. Nous n’avons pas abouti à la partie considérant l’écoulement vu la limitation de puissance de la soufflerie du GAUS néanmoins le concept théorique et la méthode de mesure expérimentale restent bien valables dans le cas d’un écoulement. Nous avons choisi une soufflante pour générer l’écoulement dans le banc et cette partie sera traitée par un autre étudiant.