Notre nanoindenteur
Nanoindenteur TI950 d'Hysitron ®, installé en 2013
Pointes Berkovich (pyramide à 3 faces)
Mode Scanning Probe Microscopy pour faire des images topographiques
Transducteurs quasi-statique et CSM (Continus Stiffness Measurement)
Cellules de charge appliquant des forces jusqu' à 12 mN ou jusqu'à 2000 mN
Platine chauffante (jusqu'à 600°C) sous flux gazeux (mélange d'Ar et de H2)
Exemples d'étude
Précipitation de carbo-nitrures dans des alliages multi-composants
Lors d'une étude sur la précipitation de carbo-nitrures au sein d'une matrice à haute entropie, la nanoindentation a été utilisée pour mesurer indépendamment les propriétés mécaniques de chacune des phases (c'est-à-dire les carbo-nitrures, en clair sur la figure, et la matrice). Grâce au mode SPM, des images topographiques ont été réalisées et ont permis de repérer chaque phase. Cette étude a montré que : (i) les carbo-nitrures sont nettement plus durs que la matrice, (ii) la matrice reste aussi dure qu'un alliage à haute entropie de composition proche et sans précipitation.
Dans cette étude, c'est le caractère local de la nanoindentation qui a été exploité.
Durcissement par solution solide dans les alliages à haute entropie
La dureté a été mesurée sur 10 alliages multi-composants de composition variable, dont certains sont des alliages à haute entropie. Les mesures ont été réalisées sur de petits échantillons, uniquement coulés et homogénéisés, et donc beaucoup plus rapides à préparer que des éprouvettes de traction. Une large gamme de composition a ainsi pu être étudiée. Cette étude a montré que le durcissement par solution solide des alliages faiblement alliés suit une loi classique de durcissement (Mott-Nabarro-Labush), contrairement aux alliages à haute entropie.
Dans cette étude, c'est le caractère simple et rapide à mettre en œuvre de la nanoindentation qui a été exploité.
Autres exemples
Nous utilisons la nanoindentation pour étudier des matériaux variés :
Repousse osseuse à l'interface avec un implant, applications bio-médicales : collaboration avec le laboratoire Modélisation et Simulation Multi-Echelle (MSME), CNRS - Université de Paris-Est
Alliages d'argent nanoporeux : collaboration avec le laboratoire Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), CNRS - Université de Grenoble
Revêtements polymères antibactériens : projet transverse entre les équipes MCMC et SPC de l'ICMPE
Alliages à haute entropie réfractaires avec une microstructure dendritique : collaboration avec le Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM), CNRS – Université de Paris 13
Alliages réfractaires à base tungstène pour des applications balistiques : collaboration avec Cime-Bocuze, Plansee Tungsten Alloys
Verres métalliques
Des études méthodologiques sont également menées :
Développement de tests de relaxation et de fluage à hautes températures : collaboration avec le laboratoire Georges Friedel de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne et le laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes de l'Ecole Centrale de Lyon Etude de l'influence de la préparation de surface des échantillons
Publications
Publications les plus significatives présentant des mesures réalisées avec notre nanoindenteur
Laurent-Brocq, M., L. Perrière, R. Pires, F. Prima, P. Vermaut, and Y. Champion, From diluted solid solutions to high entropy alloys : On the evolution of properties with composition of multi-components alloys. Materials Science & Engineering A, In Press.
http://doi.org/10.1016/j.msea.2017....
Dirras, G., L. Lilensten, P. Djemia, M. Laurent-Brocq, D. Tingaud, J.P. Couzinié, L. Perrière, T. Chauveau, and I. Guillot, Elastic and plastic properties of as-cast equimolar TiHfZrTaNb high-entropy alloy. Materials Science and Engineering : A, 2016. 654 : p. 30-38.
http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.20...
Laurent-Brocq, M., E. Béjanin, and Y. Champion, Influence of roughness and tilt on nanoindentation measurements : A quantitative model. Scanning, 2015. 9999 : p. 1-11.
DOI : 10.1002/sca.21220
Thurieau, N., L. Perriere, M. Laurent-Brocq, and Y. Champion, Activation volume in heterogeneous deformation of Mg65Cu12.5Ni12.5(Ce75La25)(10) metallic glass. Journal of Applied Physics, 2015. 118 (20) : p. 204302.
http://dx.doi.org/10.1063/1.4936220
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NANOINDENTEUR
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