SIMAC – Améliorations des propriétés par traitements plasma

Permanents : L. Pichon (Pr), J.B. Dubois (MCF), M. Drouet (IR)

Coll. DPMM-axe ENDO: P. Villechaise, J. Cormier

Doctorant :   S. Chollet (2011-2014) ; F. Lareck (2015-2018)

  • Contexte et objectifs :

La thématique s’intéresse à la compréhension des modifications structurales induites par différents traitements de surface (plasma, implantation ionique en immersion plasma (PBII), faisceau d’ions) dans le but d’améliorer les propriétés d’usage d’alliages métalliques.

Après les alliages à base Fe et base Co, ce sont les effets des traitements des superalliages à base Ni qui sont au cœur de la thématique. Les modifications structurales sont reliées aux modifications de la composition (par nitruration par exemple) conduisant à des changements de phase ou à des solutions solides. L’influence des différents paramètres du procédé et les différents mécanismes mis en jeu (réactivité, diffusion, implantation, irradiation aux ions, pulvérisation,…) sont étudiés pour maîtriser les compositions et les microstructures finales. Les effets du traitement dépendent aussi de l’état microstructural initial (orientation, état de contraintes, défauts,…) et de son évolution (plasticité, rotation cristallographique,…).

S’inspirant des modèles existant dans la littérature, nous simulons numériquement les phénomènes de diffusion de matière en prenant en compte les différents mécanismes mis en évidence expérimentalement (piégeage, gonflement, …). Les propriétés d’usage obtenues (dureté, tenue mécanique, tribologique,…) sont enfin mises en relation avec les compositions et microstructures obtenues par SDL, SEM, TEM, DRX, EBSD, WLI,…

Photographies MEB (électrons secondaires) de la surface (à gauche) et en coupe transverse (à droite) d’un Udimet®720 après nitruration assistée plasma à 400°C, pendant 4h, montrant des précipités de nitrures en forte densité sur les précipités gamma’I et gamma’II ainsi que la couche nitrurée de phase gammaN de 9µm

  • Publications récentes :

L. Pichon, J.B. Dubois, J. Cormier, F. Larek, S. Chollet,  C. Templier, « Low temperature nitriding behaviour of Ni3Al-like γ’ precipitates in nickel-based superalloys »

Journal of Alloys and Compounds 771C (2019) 176-186


F. Noli, L. Pichon, O. Ozturk, « The influence of plasma-based nitriding and oxidizing treatments on the mechanical and corrosion properties of CoCrMo biomedical alloy »

Metallurgical and Materials Transactions A, 49(4), (2018) 1383-1396


M. Topic, L. Pichon, S. Nsengiyumva, G. Favaro, M. Dubuisson, S. Halindintwali, S. Mazwi, J. Sibanyoni, C. Mtshali, K. Corin, « The effect of surface oxidation on hydrogen absorption in Ti-6Al-4V alloy studied by elastic recoil detection (ERD), X-ray diffraction and nanohardness techniques « 

J. Alloys and Compounds 740 (2018) 879-886


S. Nsengiyumvaira, M. Topic, L. Pichon, C. M. Comrie, C. Mtshali, « Oxygen depth profiling by resonant backscattering and glow discharge optical emission spectroscopy of Ti6-Al-4V alloy oxidized by ion implantation and plasma based treatment « 

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 384 (2016) 50-60


S. Nsengiyumva, M.L. Chithambo and L. Pichon, « Influence of argon-implantation on conventional and phototransferred thermoluminescence of synthetic quartz »

Radiation Effects and Defects in Solids, 171 (2016) 328-339


D. Manova, C. Díaz, L. Pichon, G. Abrasonis, S. Mändl, « Comparability and Accuracy of Nitrogen Depth Profiling in Nitrided Austenitic Stainless Steel »

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 349 (2015), 106-113


F. Noli, P. Misaelides, A. Lagoyannis, L. Pichon, O. Ozturk, « Use of combination of accelerator-based ion-beam analysis techniques to the investigation of the corrosion behavior of CoCrMo alloy « 

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 331 (2014) 125-129


S. Chollet, L. Pichon, J. Cormier, J.B. Dubois, P. Villechaise,  M. Drouet, A. Declemy, C. Templier, « Plasma assisted nitriding of Ni-based superalloys with various microstructures « 

Surface and Coatings Technology, 235 (2013) 318-325


L. Pichon, J. Cormier, A. Declemy, S. Chollet, P. Villechaise, J.B. Dubois, C. Templier, « Plasma nitriding response at 400°C of the single crystalline Ni-based superalloy MC2 « 

J. Mater Sci, 48 (2013) 1585-1592


A. Martinavičius, G. Abrasonis, A.C. Scheinost, R. Danoix, F. Danoix, J.C. Stinville, G. Talut, C. Templier, O. Liedke, S. Gemming, W. Moller, « Nitrogen interstitial diffusion induced decomposition in AISI 304L austenitic stainless steel”

Acta Materialia 60 (2012) 4065-4076


C. Tromas, J.C. Stinville, C. Templier, P. Villechaise, « Hardness and elastic modulus gradients in plasma-nitrided 316L polycrystalline stainless steel investigated by nanoindentation tomography”

Acta Materialia 60 (2012) 1965–1973


M. M. Silva, L. Pichon, M. Drouet, J. Otubo, « Roughness studies of NiTi shape memory alloy treated by Nitrogen Plasma Base Ion Implantation at high temperatures”
Surf. Coat. Technol. 205 (2011) S111-S114


J.C. Stinville, C. Templier, P. Villechaise, L. Pichon,« Swelling of 316L austenitic stainless steel induced by plasma nitriding »
J. Materials Science 46 (2011) 5503–5511


L. Pichon, S. Okur, O. Ozturk, J.P. Rivière, M. Drouet,« CoCrMo alloy treated by floating potential plasma assisted nitriding and plasma based ion implantation : influence of the hydrogen content and of the ion energy on the nitrogen incorporation »

Surf. Coat. Technol. 204 (2010) 2913-2918


 

Voir aussi dans «Surfaces – Interfaces et Matériaux sous Contrainte – SIMAC»

SIMAC – Elasto-visco-plasticité de matériaux nanostructurés SIMAC – Surface sous contraintes