Cr2C3–NiCr VPS thermal spray coatings as candidate for chromium replacement

The present investigation has been carried out with the aim of determining the tribological behavior of a VPS chromium carbide coating both in the as-deposited and heat-treated conditions. A commercial powder of Cr2C3–25% NiCr was sprayed employing a VPS system (Medicoat AG, Switzerland) onto plain low carbon steel coupons. The samples were subsequently annealed for 2 h at 600 °C, 800 °C and 900 °C in Ar. The microstructural characterization was carried out by using SEM and XRD before and after the heat treatment of the samples. SEM observations were employed for determining the degradation mechanisms that took place during the wear tests. When the coated systems rubbed against alumina under a 5 N normal load in air, a progressive change in the mechanism, from a mixed adhesive and abrasive, to a predominant abrasive was observed, as the heat treatment temperature increased. The wear constants were found to be of the order of approximately 10− 6 mm3/N.m, which indicates a wear resistance of nearly 4 times higher in comparison with the wear results reported in the literature for similar coating systems obtained by employing HVOF deposition. However, the heat treatment carried out at 900 °C brought about only 20% increase in the sliding wear resistance of the coated system

Evaluation de l'amorçage de l'endommagement par fatigue des tubes d'acier utilisés pour l'exploitation pétrolière

L'étude a pour but de proposer un critère de «micro-amorçage» que doit permettre de faire une bonne prédiction de la durée de vie résiduelle des tubes en aciers utilisés pour l'exploitation pétrolière soumis à des sollicitations cycliques afin d'augmenter la fiabilité des ces structures. Essais de fatigue sont réalisés en pour évaluer les mécanismes microstructuraux associés à l'amorçage de l'endommagement à partir de mesures des microdéformations et contraintes résiduelles en temps réel par diffraction des rayons X. Un modèle en éléments finis simule les observations expérimentales

Adhesion and residual stress evaluation of thermally sprayed coatings

Pour les revêtements obtenus par projection thermique, c'est-à-dire entrant dans la catégorie des revêtements épais, l adhérence sur le support et les contraintes résiduelles sont les paramètres principaux déterminant leur performance en service. Bien que de nombreuses méthodes aient été essayées pour évaluer l'adhérence, il n'existe pas de test satisfaisant toutes les exigences tant techniques que théoriques nécessaires pour représenter valablement l adhérence d un revêtement. L idée essentielle est de comparer plusieurs méthodes d essais capables d aboutir à une ténacité d interface ou une énergie de fissuration interfaciale représentatives de l adhérence de revêtements préparés dans des conditions d élaboration les plus variées possibles. En dehors de l essai normalisé EN582, l indentation interfaciale, l essai de cisaillement et l indentation Rockwell-C associée à une modélisation par éléments finis ont été utilisés. Les contraintes résiduelles ont été estimées par l essai de courbure, le perçage incrémental et par une méthode indirecte à partir des résultats de l indentation interfaciale. Pour les revêtements métalliques, on observe une corrélation quasi-linéaire entre les ténacités d interface obtenues par indentation interfaciale et par cisaillement. Ce résultat, très nouveau, est très important, car le fait que les deux essais donnent des résultats parfaitement cohérents et fiables, montre leur pertinence pour évaluer l'adhérence. Enfin, le traitement de recuit, en permettant l établissement d un nouvel état de contraintes à l intérieur du revêtement et du substrat, a permis de quantifier l influence des contraintes résiduelles sur l adhérence.For thermal sprayed coatings that are characterized by thick coatings, the adhesion to the substrate and residual stresses are the main parameters determining their performance in service. Although many methods have been tried to assess adhesion, there is no test, nowadays, that satisfies all requirements, both technical and theoretical, necessary to properly represent the adhesion of a coating on its substrate. The essential idea here is to compare several test methods capable of delivering an interface toughness or interfacial fracture energy representative of the adhesion of coatings. Various conditions of spraying as well as different materials and substrates were used. Apart from the EN582 standard test, indentation interfacial, in-plane shear and C-Rockwell indentation associated with a finite element modeling were used. The residual stresses were estimated using the curvature bending, the incremental hole drilling and the indirect method based on the results of the interfacial indentation. We show that the methods of interfacial indentation and in-plane tensile tests provide the best prospects in terms of consistency and reliability of the physical quantities obtained. For example, for metallic coatings, a quasi-linear correlation was found between the results of the interface indentation and the in-plane tensile tests. This result is very important since both tests provide fully consistent and reliable results, thus demonstrating their relevance to assess adhesion. Finally, the annealing process, allowing the establishment of a new state of residual stress within the coating and substrate, was used to analyze the influence of residual stresses on adhesion.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Modélisation de l'essai d'indentation interfaciale en vue de caractériser l'adhérence de revêtements projetés thermiquement

La ténacité interfaciale est une des propriétés les plus importantes à contrôler pour les revêtements projetés thermiquement. De nombreuses méthodes ont été proposées pour déterminer cette ténacité. Parmi celles-ci, l'essai d'indentation interfaciale est peut être la plus simple à réaliser. Cette méthode a été appliquée avec succès pour caractériser l'adhérence interfaciale d'un certain nombre de matériaux revêtus. Dans ce travail l'essai d'indentation interfaciale a été étudié par la méthode des éléments finis. Plusieurs modèles numériques ont été établis pour étudier le processus d'indentation interfaciale. Dans le modèle numérique, on suppose l'existence d'une fissure semi-circulaire initiale à l'interface substrat-revêtement. Des simulations stationnaires ont été effectuées afin d'étudier les influences de l'épaisseur du revêtement, des contraintes résiduelles, de la forme initiale de fissure et de la déformation plastique. On a observé que la propagation de la fissure dans la zone proche de la surface est empêchée pendant le chargement par des contraintes de compression. Elle se produit pendant le déchargement sous l'effet des contraintes résiduelles résultant de la déformation plastique. La ténacité interfaciale du matériau revêtu a été déterminée en simulant la propagation de la fissure pendant l'indentation interfaciale. Des valeurs expérimentales de la charge appliquée sur l'indenteur et de la longueur de la fissure interfaciale résultante ont été utilisées dans la simulation. La mixité de mode de cette fissure interfaciale a été déterminée. La valeur de ténacité interfaciale obtenue par la méthode numérique est en bon accord avec les résultats expérimentaux.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Modélisation de l'essai d'indentation interfaciale et confrontation aux essais normalisés pour la détermination de l'adhérence de revêtements obtenus par projection thermique

LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

L'indentation Vickers et Knoop des matériaux massifs ou revêtus (dureté, ténacité et adhérence)

Les essais d'indentation pour la mesure de la dureté de matériaux. mass!fs et de films minces, la détermination de la ténacité de matériaux.fragiles et la caractérisation de l'adhérence de revêtements épais sur leurs substrats ont été étudiés dans ce travail en utilisant les indenteurs Vickers et Knoop. Il a été montré que l'écrouissage du matériau par polissage masque en grande partie le phénomène d'effet de charge et que la présence d'un film d'huile entre l'indenteur et le matériau à tester conduit à une diminution significative de la dureté. Nous montrons aussi qu'à partir de la comparaison des nombres de duretéVickers et Knoop, il est possible de remonter au module d'élasticité du matériau pour l'ensemble du domaine de dureté si une nouvelle expression est donnée à la dureté Knoop. Pour estimer la dureté d'un film mince, un nouveau modèle n'utilisant que les seules mesures expérimentales a été développé. Celui-ci présente l'avantage par rapport aux autres de ne pas nécessiter la connaissance de données élasto-plastiques ou l'introduction de paramètres d'ajustement. Lorsque le matériau se fissure par indentation, nous montrons qu'une étude systématique de la ténacité de type Palmqvist ou demi-disque en fonction d'un paramètre de fissuration adapté suffit pour calculer une valeur de ténacité. De plus, nous proposons une formule pour calculer la ténacité sous indentation Knoop. Lorsque l'essai d'indentation est réalisé à l'interface d'un revêtement et de son substrat, il est possible d'obtenir une valeur caractéristique de l'adhérence à partir de la fissuration qui se développe généralement dans le plan de l'interface. L'utilisation de cet essai d'indentation interfaciale développé au laboratoire avec un indenteur Vickers a été étendu ici avec succès à l'indentation Knoop.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

X-ray diffraction study of microstructural changes during fatigue

Le travail présenté ici a pour but d évaluer les mécanismes microstructuraux liés à l amorçage de l endommagement par fatigue d un acier à usage pétrolier. Les microdéformations et les contraintes résiduelles (macrocontraintes) ont été déterminées par diffraction des rayons X en temps réel pendant des essais de fatigue en flexion alternée sur des éprouvettes plates prélevées dans la paroi d un tube neuf. Les microdeformations sont estimées à partir de mesures de la largeur de corde à mi-hauteur (LCMH) d un pic de diffraction et les contraintes résiduelles à partir du déplacement du pic. Les essais de fatigue sont réalisés pour cinq niveaux de contraintes différents. On observe trois stades de variation pendant l évolution des microdeformations. On montre que leur amplitude et leur durée sont proportionnelles au niveau de contrainte alternée. Des variations similaires sont observées pour les contraintes résiduelles, avec des durées identiques à celles des microdéformations. Des évolutions dans la densité et la répartition des dislocations ont été observées par microscopie électronique en transmission à l aide de la technique du faisceau d ions focalisés. Pour comprendre le rôle de la structure initiale, des essais de fatigue sur éprouvettes recuites ont été réalisés dans les mêmes conditions d essai. Là encore trois stades d évolution sont observées mais avec un premier stade inversé du fait de l état initial du réseau de dislocations. Les résultats obtenus sont très encourageants pour la prise en compte des évolutions microstructurales dans l établissement d un futur indicateur de dommage de la phase d amorçage en fatigue à grand nombre de cycles des matériaux.The present work aims to evaluate the microstructural mechanisms associated with the initiation of fatigue damage of steels used in the oil and gas industry. Microdeformations and residual stresses (macrostresses) were evaluated by X-ray diffraction in real time during alternating bending fatigue tests performed on flat test pieces taken from a pipe sample. Microdeformations were estimated from measurements of the full width at half maximum (FWHM) of the diffraction peak and residual stresses from the peak displacement. The fatigue tests were performed at five different stress levels. Three stages of changes during the evolution of microdeformation were detected. We show that their amplitude and duration are proportional to the level of alternating stress. Similar variations were observed for the residual stresses, with duration identical to those of the microdeformation. Changes in the density and distribution of dislocations were observed by transmission electron microscopy using the technique of focused ion beam. To understand the role of the initial structure, fatigue tests on annealed samples were performed under the same test conditions. Again, three stages of changes are observed but with an increase of the microdeformations instead of a decrease during the first stage due to the initial state of the dislocation network. The results are very encouraging for the consideration of the microstructural evolutions in the construction of a future counter of fatigue damage initiation in materials.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Structure and hardness of diamond films deposited on WC–Co by CVD technique

International audienc

Annealing study of thin chromium layers on cemented steel substrates

International audienc

Estudio del comportamiento mecanico de compuestos de mezcla polimerica con adicion de cáscara de arroz y compatibilizante

L utilisation et la mise au point de polymères renforcés sont des activités déjà anciennes et de nombreuses études leur ont déjà été consacrées. Parallèlement à l utilisation des matières plastiques la question de leur recyclage se pose avec de plus en plus d acuité. Le travail présenté cherche à comprendre le rôle d un renfort constitué d écorce de riz sur le comportement mécanique d un mélange de polyoléfines. Un plan d expérience est construit sur la base 1) de mélanges de polyoléfines recyclés 2) d ajout d écorce de riz et 3) d ajout d agent compatibilisant et 4) sur le mode d élaboration par injection ou compression. L adhérence de l écorce de riz avec la matrice polymère a été examinée en relation avec sa microstructure et sa composition. Il est mis en évidence que l addition d écorce de riz seule réduit les propriétés de traction mais que l addition d agent compatibilisant favorise la déformation du polymère. La différence est notable entre les valeurs des propriétés de traction des éprouvettes élaborées par injection ou par compression. Cependant, les résultats peuvent être comparés valablement à l aide d un paramètre capacité de charge que nous proposons comme le rapport entre la tension maximale et la déformation maximale qui renseigne sur la capacité globale de résistance et de déformation aux conditions à rupture. Du point de vue du processus physico-chimique on peut conclure que l addition de compatibilisant améliore l adhérence entre les composants polymères et de l écorce de riz, et par voie de conséquence la surface de rupture. L indice de capacité de charge que nous proposons pourrait être considéré comme un facteur de conception pertinent.The use and development of reinforced polymers are long-standing activities and many studies have already been done on the subject. With the development of the use of plasticsthe question of recycling becomes more and more acute. The work presented here reflects these concerns by seeking to understand the role of a reinforcement consisting of rice husk on the mechanical behavior of a mixture of polyolefins. The experimental design which was used was built on the base 1) of polyolefin blends 2) the addition of rice wheat and 3) the addition of compatibilizer and 4) the mode of preparation by injection or compression. The adhesion of rice husk with the polymer matrix has been examined in relation to its microstructure and composition. It was also revealed that the addition of rice wheat alone reduces the tensile properties but that the addition of compatibilizer promotes the deformation of the polymer blend. A noticeable difference was found between tensile properties of specimens prepared by injection or compression. However, the results can be validly compared if we introduce a parameter called "load capacity" that we propose as the ratio between the maximum voltage and maximum strain which provides information on the overall ability of strength and deformation conditions at fracture. From the standpoint of physical-chemical process it can be concluded that the addition of compatibilizer improves the adhesion between the polymer components and rice wheat and consequently the fracture surface. The index of "load capacity" that we propose could be considered a relevant design factor.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF