4. Analyse et technologie des surfaces
Couches minces et tribologie
Hans Jörg Mathieu/Erich Bergmann/René Gras
Presses polytechniques et universitaires romandes
Présentation du traité des matériauxV
Avant-proposVII
Chapitre 1 Introduction à l'analyse de surfaces
et interfaces
1.1 Objectifs1
1.2 Propriétés de base1
1.3 Définition de la surface d'un solide1
1.4 Les méthodes d'analyse et leurs domaines d'application3
1.5 Bibliographie6
Chapitre 2 Topographie et épaisseur des couches minces
2.1 Objectifs7
2.2 Définition de quelques paramètres de rugosité7
2.3 Principe des mesures9
2.4 Exemples de mesures de rugosité15
2.5 Résumé17
2.6 Exercices18
2.7 Bibliographie19
Chapitre 3 Spectroscopie des photoélectrons
3.1 Objectifs21
3.2 Méthode21
3.3 Spectres des photoélectrons22
3.4 Instrumentation31
3.5 Analyse quantitative37
3.6 Exercices42
3.7 Résumé43
3.8 Bibliographie44
Chapitre 4 Spectroscopie d'électrons auger
4.1 Objectifs45
4.2 Méthode45
4.3 Spectres des électrons Auger46
4.4 Instrumentation53
4.5 Analyse quantitative62
4.6 Exercices66
4.7 Résumé66
4.8 Bibliographie67
Chapitre 5 Spectrométries ioniques
5.1 Objectifs69
5.2 Méthode69
5.3 Principe70
5.4 Instrumentation77
5.5 Analyse quantitative85
5.6 Postionisation86
5.7 Spectroscopie à décharge luminescente88
5.8 Exemples pratiques90
5.9 Exercices92
5.10 Résumé92
5.11 Bibliographie93
Chapitre 6 Profils en profondeur
6.1 Objectifs95
6.2 Introduction95
6.3 Vitesse et rendement du décapage ionique98
6.4 Résolution en profondeur99
6.5 Décapage ionique préférentiel103
6.6 Analyse quantitative105
6.7 Présentation de quelques exemples d'étude de profils109
6.8 Exercices114
6.9 Résumé114
6.10 Bibliographie115
Chapitre 7 Sondes nanométriques
7.1 Objectifs117
7.2 Famille des sondes117
7.3 Principe du microscope à effet tunnel118
7.4 Modes d'opération120
7.5 Théorie du STM121
7.6 La pointe du STM124
7.7 Principe et instrumentation du microscope
à Force Atomique (AFM)124
7.8 Autres sondes128
7.9 Résumé132
7.10 Exercices133
7.11 Bibliographie133
Chapitre 8 Comparaison des méthodes analytiques135
Chapitre 9 Introduction aux traitements de surfaces
9.1 Objectifs139
9.2 Classification des traitements de surface141
9.3 Importance des traitements de surface142
9.4 Bibliographie143
Chapitre 10 Traitements thermiques
10.1 Objectifs145
10.2 Introduction145
10.3 Transfert de chaleur147
10.4 Trempe superficielle des aciers153
10.5 Options technologiques156
10.6 Résumé158
10.7 Exercices158
10.8 Bibliographie158
Chapitre 11 Traitements mécaniques
11.1 Objectifs159
11.2 Chargeurs en poudre159
11.3 Traitement par impact161
11.4 Méthodes d'application163
11.5 Modification de structure par déformation plastique164
11.6 Résumé165
11.7 Exercices165
11.8 Bibliographie166
Chapitre 12 Traitements par diffusion
12.1 Objectifs167
12.2 Introduction, méthodes et principes167
12.3 Réaction avec la surface et formation d'une interphase169
12.4 Diffusion de la matière170
12.5 Formation d'une couche de composé défini171
12.6 Diffusion de métaux178
12.7 Ionisation sous vide, plasma183
12.8 Implantation ionique188
12.9 Résumé190
12.10 Exercices190
12.11 Bibliographie191
Chapitre 13 Revêtements à partir de phases solides
13.1 Objectifs193
13.2 Adhésion193
13.3 Méthodes de mise en forme des poudres195
13.4 Application mécanique d'une poudre fine196
13.5 «Cladding» par explosion197
13.6 Revêtements par laminage198
13.7 Revêtements par frittage200
13.8 Résumé203
13.9 Exercices204
Chapitre 14 Revêtements à partir d'une phase liquide
14.1 Objectifs205
14.2 Laquage205
14.3 Solidification222
14.4 Revêtement métallique par coulée ou immersion225
14.5 Revêtements par soudage, projection thermique
ou laser227
14.6 Revêtement par projection plasma229
14.7 Cladding avec laser ou par faisceau d'électrons231
14.8 Emaillage231
14.9 Résumé233
14.10 Exercices234
14.11 Bibliographie235
Chapitre 15 Revêtements à partir d'une phase gazeuse
(PVD/CVD)
15.1 Objectifs237
15.2 Introduction237
15.3 Evaporation239
15.4 Condensation : PVD non réactif243
15.5 Ecoulement moléculaire245
15.6 Condensation et nucléation hétérogènes250
15.7 Pulvérisation cathodique256
15.8 Dépôts réactifs258
15.9 Equipements270
15.10 Applications273
15.11 Exercices275
15.12 Bibliographie278
Chapitre 16 Revêtements à partir d'une phase ionique
16.1 Objectifs279
16.2 Revêtements à partir d'électrolytes. Principes279
16.3 Revêtements électrolytiques, galvanoplastie285
16.4 Dépôts autocatalytiques288
16.5 Dépôts par déplacement galvanique, revêtements
de conversion chimique291
16.6 Revêtements de conversion électrochimique,
anodisation297
16.7 Plasma : plaquage ionique299
16.8 Exercices303
16.9 Bibliographie304
Chapitre 17 Combinaisons de procédés
17.1 Objectifs305
17.2 Introduction305
17.3 Traitements DUPLEX310
17.4 Moulage des métaux sous pression312
17.5 Exemples divers314
17.6 Exercices315
17.7 Bibliographie315
Chapitre 18 Ingénierie des méthodes de traitement
de surface
18.1 Objectifs317
18.2 Introduction317
18.3 Rendement en matière318
18.4 Consommation d'énergie spécifique318
18.5 Pouvoir de pénétration320
18.6 Consommation de vecteurs323
18.7 Méthodes de nettoyage324
18.8 Exercices327
18.9 Bibliographie328
Chapitre 19 Métallurgie des couches minces
19.1 Objectifs329
19.2 Morphologie des couches minces329
19.3 Propriétés mécaniques des couches minces335
19.4 Influence de la méthode de fabrication337
19.5 Résumé337
19.6 Exercices337
19.7 Bibliographie338
Chapitre 20 Applications
20.1 Objectifs339
20.2 Outils339
20.3 Mécanismes d'usure des outils340
20.4 Utilisation d'un matériau composite avec gradation
de fonctionnalité341
20.5 Résultats d'application pour les outils de coupe344
20.6 Composants de moteur à combustion346
20.7 Lunettes347
20.8 Bibliographie349
Chapitre 21 Éléments de tribologie. Introduction
21.1 Tribologie : définition - historique351
21.2 Aspects industriels et économiques353
21.3 Perspectives de la tribologie354
21.4 Bibliographie354
Chapitre 22 Analyse tribologique des systèmes
22.1 Objectifs355
22.2 Système tribologique356
22.3 Paramètres fonctionnels357
22.4 Phénomènes observables360
22.5 Mécanismes d'endommagement des surfaces361
22.6 Exercices363
22.7 Bibliographie363
Chapitre 23 Aspects mécaniques et thermiques
du contact
23.1 Objectifs365
23.2 Actions de contact365
23.3 Contraintes et déformations de contact368
23.4 Lois de frottement380
23.5 Thermique du contact387
23.6 Exercices391
23.7 Bibliographie393
Chapitre 24 Usure
24.1 Objectifs395
24.2 Introduction395
24.3 Usure adhésive396
24.4 Usures abrasive et érosive404
24.5 Usure par fatigue de contact408
24.6 Usure par réaction tribochimique414
24.7 Exercices415
24.8 Bibliographie416
Chapitre 25 Matériaux de friction
25.1 Objectif417
25.2 Tribologie et conception417
25.3 Résistance à l'usure adhésive418
25.4 Matériaux résistant à l'abrasion et à l'érosion425
25.5 Matériaux résistant à la déformation
et à la fatigue de contact427
25.6 Traitements et revêtements de surface428
25.7 Le frottement lubrifié non conventionnel -
lubrifiants solides432
25.8 Exercices436
25.9 Bibliographie437
Chapitre 26 Éléments de lubrification
26.1 Objectifs439
26.2 Les différents régimes de lubrification439
26.3 Propriétés des lubrifiants441
26.4 Lubrification hydrostatique445
26.5 Base de la lubrification hydrodynamique451
26.6 Lubrification élastohydrodynamique463
26.7 Paliers poreux467
26.8 Lubrification limite ou onctueuse470
26.9 Exercices471
26.10 Bibliographie471
Annexe 1 Tableau périodique des éléments473
Annexe 2 Liste des acronymes475
Annexe 3 Liste des symboles477
A.3.1 Variables477
A.3.2 Constantes486
Index487
Biographie des auteurs496