AFM, Maison de la Mécanique, 39/41 rue Louis Blanc, 92400 Courbevoie, France(FR)
Abstract
Le comportement à l’usure de films minces de Ti1-xAlxN (0 ≤ x ≤ 1) déposés par PVD est caractérisé et analysé en fonction de la micro et nano-structure des couches. La structure de ces films est à l’origine de leurs propriétés fonctionnelles. Les directions de croissance des films nanostructurés ont été mesurées par diffraction des rayons X. Les modes d’endommagement des films ont été obtenus par des essais de microtribologie à température ambiante contre une bille d’alumine pour pallier l’usure du pion, à faible chargement et faible vitesse de glissement, pour éviter la formation de couches d’oxyde en surface. Pour comprendre les mécanismes d’usure engendrés par le frottement de la bille, plusieurs essais ont été mis en œuvre : détermination de la ténacité par des essais de rayure, observation de la trace par microscopie électronique à balayage et mesure du volume d’usure après plusieurs allers-retours par profilométrie interférométrique par holographie. Lorsque les débris d’usure restent piégés dans le sillon, leur quantité, directement liée à la résistance à l’initiation de fissures du revêtement, et leur nature, ductiles ou fragiles, ont une grande influence sur l’endommagement final. Les films à forte teneur en aluminium texturés selon la direction [002] du réseau hexagonal, présentent un comportement fragile. Lorsque la teneur en aluminium augmente, le nombre de cycles au bout duquel le coefficient de frottement subit un accroissement considérable diminue. Le nombre de cycles à partir duquel le coefficient de frottement augmente considérablement diminue lorsque la concentration en aluminium augmente. Les films riches en titane dont la direction principale de croissance est [200] du réseau cubique, présentent un meilleur comportement à l’usure. Pour ces films ductiles, l’existence de domaines orientés suivant la direction [111] semble jouer un rôle important sur la ténacité. En effet, la quantité de débris générés est liée à une plus ou moins grande proportion de domaines cristallisant dans cette direction
