Développement de matériaux à gradient de composition ou bi-matériaux

Abstract

Ce travail de fin d'études a pour but d'entamer le développement de matériaux à gradients de composition et de bi-matériaux entre le cuivre et l'inox par la technique de laser cladding.

Pour se faire, l'influence de paramètres tels que la vitesse, la puissance du laser ou même le flux de poudre va être testée. Cette étude des paramètres aura d'abord lieu dans le cas de simples cordons de soudures pour ensuite s'étendre à la construction de couches puis de murs en cuivre et en inox. La validation des différents paramètres se fera au microscope optique par l'observation de caractéristiques spécifiques aux cordons, couches ou murs. Une analyse de la diffusion des différents éléments et de la microstructure sera réalisée par SEM couplé à l'EDS dans le cas des cordons.

Grâce à cette recherche de paramètres, une corrélation a été proposée dans le but de former des murs avec différentes proportions en cuivre et en inox. Ces essais avec différentes compositions par la technique de laser cladding sont assez novateurs. Ces premiers essais ont montré une bonne justesse de la corrélation ainsi que plusieurs phénomènes inattendus. Ces murs ont également été analysés par DRX. Les propriétés mécaniques des différents murs purs et avec différentes compositions seront analysées par nanoindentation.

L'étude des différents paramètres dans ce travail a permis la construction de murs solides en cuivre, en inox ou avec différentes proportions. Ce travail a permis également d'obtenir une première vue des murs avec différentes compositions. La dureté et le module de Young sont renforcés avec l'augmentation de la proportion en inox et ils sont affaiblis avec l'augmentation de la proportion en cuivre.

The aim of this work is to begin the development of materials with compositional gradients and bi-materials between copper and stainless steel using the laser cladding technique.

For this purpose, the influence of parameters such as speed, laser power or even powder flow will be tested. This study of parameters will first take place in the case of simple weld beads and will then be extended to the construction of layers and then walls in copper and stainless steel. Validation of the different parameters will be done under an optical microscope by observing specific characteristics of the weld beads, layers or walls. An analysis of the diffusion of the different elements and of the microstructure will be carried out by SEM coupled with EDS in the case of the weld beads.

Thanks to this research of parameters, a correlation was proposed in order to form walls with different proportions of copper and stainless steel. These tests with different compositions using the cladding laser technique are quite innovative. These first tests showed a good accuracy of the correlation as well as several unexpected phenomena. These walls were also analyzed by DRX. The mechanical properties of the different pure walls with different compositions will be analysed by nanoindentation.

The study of the different parameters in this work allowed the construction of solid walls in copper, stainless steel or with different proportions. This work has also made possible to obtain a first view of the walls with different compositions. The hardness and Young's modulus are reinforced with the increase of the stainless steel proportion and they are weakened with the increase of the copper proportion.