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CAractérisation des Propriétés mécano-électrochimiques de SUrfaces traitées mécaniquement par Laser – CAPSUL

Résumé de soumission

L'influence des états mécaniques de surface sur les propriétés de résistance à la corrosion localisée (piqûration, corrosion inter-granulaire) est aujourd'hui encore mal identifiée. Les interactions mécanique-électrochimie font ainsi l'objet d'une thématique Mécano-chimie , qui cherche à évaluer au sens large l'influence des contraintes appliquées ou résiduelles sur : (1) l'amorçage des phénomènes de corrosion localisée, (2) les propriétés des films d'oxydes (épaisseur, résistance à la rupture), ou (3) les processus électrochimiques intervenant au niveau d'interfaces précipités-matrice. La corrélation entre mécanique et électrochimie est cependant souvent rendue difficile par les différences d'échelles de caractérisation mises en jeu (quelques µm pour les états mécaniques, quelques nm pour la passivité), et par la difficulté d'isoler la contribution mécanique des contributions physico-chimiques et métallurgiques. Parce qu'il écrouit et déforme relativement peu les surfaces, tout en générant des champs de contraintes résiduelles de compression locaux, et de forte amplitude, le traitement mécanique superficiel de choc-laser doit donc permettre d'étudier spécifiquement l'influence des contraintes résiduelles et de la microstructure induite. Plusieurs résultats récents traduisent ainsi une amélioration des propriétés de surface d'aciers inoxydables après traitement mécanique (grenaillage ou choc-laser), difficilement explicable par les théories mécano-chimiques classiques. A notre connaissance, le choc-laser n'a cependant jamais été appliqué aux problèmes de corrosion localisée par piqûre dans les alliages d'aluminium, pourtant connus pour être sensibles aux états de contraintes appliquées ou résiduelles. Le programme proposé vise donc à utiliser le traitement de choc-laser afin : (1) d'optimiser et de modéliser les champs de contraintes résiduelles de compression à la surface de deux nuances d'alliages d'aluminium AlZnMg, qui diffèrent par leur composition et leur microstructure et, (2) d'étudier les modifications mécaniques et électrochimiques des surfaces à une échelle globale et locale (autour des précipités), afin de fournir une base expérimentale à l'établissement de critères mécano-électrochimiques. A l'interface entre la mécanique et l'électrochimie, le programme s'appuie sur la complémentarité de 4 équipes, déjà partenaires au sein d'un GER Mécanochimie financé sur fonds propres (http://www.u-bourgogne.fr/REACTIVITE/GERMECAM.htm/).(1)le LALP (UPR 1578 CNRS) pour les essais de choc-laser, les caractérisations électrochimiques macroscopiques, et les analyses AFM-STM(2) L'ICB(UMR 5613 CNRS) pour les caractérisations électrochimiques et mécaniques locales (µélectrodes et µdiffraction des rayons X) ;(3) le LIM de l'ENSAM - Paris (UMR 8006 CNRS) pour les caractérisations des contraintes résiduelles par diffraction des rayons X sous incidence classique ou rasante ;(4) le LGECO de l'INSA de Strasbourg pour les analyses de l'état d'écrouissage par nano-indentation.Les principaux résultats concrets à attendre d'un tel projet interdisciplinaire sont les suivants :5)La quantification de l'influence des états mécaniques induits (amplitude et gradients de contraintes locales) sur la réponse électrochimique des surfaces (courbes I=f(E) par exemple). Cet aspect central, passant par la proposition de critères mécano-chimiques, inclut 1) l'identification de l'origine anodique (autour des sites actifs) ou cathodique (passivité) des modifications obtenues, 2)L'étude de la modification des films d'oxydes (épaisseur et structure) formés sur des substrats mis en compression (par choc-laser), et l'étude de l'influence spécifique des hétérogénéités métallurgiques aux échelles macroscopique et microscopique, 3) la validation expérimentale d'un modèle de calcul par éléments finis. - Au final, le projet CAPSUL doit aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes complexes conduisant à l'amorçage d'une piqûre de corrosion sous l'effet cumul

Coordination du projet

Patrice PEYRE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS A)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS A
CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS A

Aide de l'ANR 332 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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