Soutenance de thèse
FRANCK DECROOS – 21/11/2022
Nouvelles méthodes de détermination des contraintes résiduelles locales
Résumé : Lors de leur réalisation, les revêtements projetés sont soumis à une multitude de phénomènes
de différentes origines mêlant diverses échelles de temps et d’espace. Il en résulte des champs
de contraintes relativement difficiles à appréhender, et donc des comportements en service
inattendus. Ces travaux de thèse visent donc la caractérisation de champs de contraintes par
des méthodes récentes de hautes résolutions spatiales : un spectromètre Raman et un
Microscope Micro-ondes de champ proche. La dernière technique est en cours de
développement. Les surfaces investiguées sont respectivement de 1 μm et de 0.020 μm de
diamètre. Les deux techniques reposent sur l’interaction de la matière avec une onde
électromagnétique et sont non-destructives. Une étude préliminaire est dédiée à l’étude de la
réponse micro-ondes du Cr2O3 trigonal puisque la technique de microscopie est utilisée pour
la première fois sur une céramique. Les mesures d’amplitude et de phase sont discutées visà-
vis de la dispersion sur la mesure et de la profondeur d’investigation. L’étude des
revêtements projetés concernent des dépôts de Cr2O3 trigonal sur substrat en acier. Les
cartographies réalisées par microscopie micro-ondes révèlent des motifs qui se répètent sur
certaines fréquences, voire des gradients uni-axiaux toujours dans la même direction. Les
cartographies Raman ne révèlent aucun des motifs observés par la microscopie micro-ondes.
Les résultats micro-ondes sont également comparés à ceux du perçage incrémental et à ceux
précédemment obtenus sur les échantillons frittés : la sensibilité des réponses obtenues entre
4.5 et 10.5 GHz sont remises en question. Les cartographies Raman révèlent un arrangement
aléatoires entre contraintes de traction et compression dont la valeur moyenne est en
compression (-180 MPa), et dont la dispersion autour de la moyenne est similaire entre les
échantillons. Ces résultats sont en accord avec la littérature, d’autant plus que nos
revêtements sont particulièrement durs. Les résultats du perçage incrémental rendent compte
d’un revêtement majoritairement en compression, tandis que la DRX met en évidence un état
de traction à la surface (plus de 100 MPa). Les résultats sont discutés vis-à-vis des incertitudes,
de la profondeur d’investigation et des principes physique de mesure. Concernant les résultats
plus tôt remis en question de la microscopie micro-ondes, un travail de méthodologie et de
théorie a été entrepris afin de requestionner notre méthode de mesure. Il s’avère que l’ordre
magnétique du matériau porté par les ions Cr3+ est très susceptible d’influencer la réponse
micro-ondes.