Laboratoire MMS ULg

Laboratoire MMS (Science des Matériaux Métalliques)

Département d’Aérospatiale & Mécanique

Université de Liège

Prof. Jacqueline Lecomte-Beckers Professeur

« Microstructure et propriétés de revêtements épais à résistance à l’usure améliorée obtenus par additive manufacturing »

Innovative and Sustainable Coatings 12 mai 2016 – Université de Mons

Domaines de compétences – MMS

Analyse microstructurale de matériaux métalliques (optique et SEM)

Etude des changements de phase (solidification et traitements

thermiques)

Mesures des propriétés des matériaux :

Propriétés thermophysiques

Propriétés tribologiques

Nanoindentation (module de Young, scratch test)

Analyse des phénomènes d’endommagement, corrosion et usure

Relations MICRO-MACRO (microstructure – propriétés – process)


Exemple récent de collaboration : Projet RECYLCLAD

Projet RECYLCLAD : Convention RW 11-1-7335, du 01/12/2011 au 30/06/2016

Poudres HSS

Vérification de la santé interne

Caractérisations microstructurales

Dilatométrie et ATD, propriétés

thermophysiques Propriétés

tribologiques

(Partenaire Sirris)

Divers essais mécaniques

qualificatifs + essai final de validation sur

laminoir (Partenaire CRM)

Objectif : Cylindre bimétallique à résistance à l’usure améliorée obtenu par rechargement Laser d’aciers à outils, sur axe REUTILISABLE Rupture technologique + Durabilité

Laser Cladding


Exemple récent de collaboration : Projet RECYLCLAD Vérification de la

santé interne

A la liaison

Dans le dépôt

Caractérisations microstructurales

Profil de duretés

0

200

400

600

800

1000

0 5 10 15 20 25 30

Du

reté

HV

20

Profondeur [mm]

Microstructure (HSS)

EBSD (MC en violet, M7C3 en rouge, martensite en vert) Quantification des phases et taille des grains

Nanoindentation


Carbure MC

Module de Young

EDX analysis sur carbure MC

MEB

Mini ZAT Bain de fusion

Comparaison Coulé Conventionnelle et Laser Cladding

Substrat Dépôt

Carbures M2C en blanc Carbures MC en noir


Exemple récent de collaboration : Projet RECYLCLAD Dilatométrie et ATD, propriétés

thermophysiques

Propriétés tribologiques

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 200 400 600 800 1000 1200

Cp

[J/

K/g

]

Temperature [°C]

0

1

2

3

4

5

6

7

0 200 400 600 800 1000 1200Ther

mal

dif

fusi

vity

[m

m²/

s]

Temperature [°C]

(T)=(T)*(T)*Cp(T)

0

2

4

6

8

10

0 200 400 600 800 1000 1200

Den

sity

[g/

cm³]

Temperature [°C]

0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200

Ther

mal

co

nd

uct

ivit

y

[W/m

/K]

Temperature [°C]

Conductivité thermique


Simulation traitement thermique

0

20

40

60

80

100

LC-Surf LC-Cœur CC-Surf CC-Cœur

Tau

x d

'usu

re [

10

-5m

m³/

m]

10 cm/s - 10 N

50 cm/s - 10 N

10 cm/s - 20 N

50 cm/s - 20 N

10 cm/s - 10 N - 400°C

10 cm/s - 20 N - 400°C

LC : Laser Cladding ; CC : coulée conventionnelle


Stages et TFEs en entreprise ou centre de recherche (ing. méca, électromec,

aéro)

Mesure des propriétés thermophysiques

Calcul des propriétés tribologiques (pin-on-disc, abrasimètre Taber)

Simulations ThermoCalc, DICTRA (calculs thermodynamiques), CES (logiciel

de sélection des matériaux)

Expertises (endommagement, rupture et corrosion, )

Offre de Services

(T)=(T)*(T)*Cp(T)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

500 700 900 1100 1300 1500

Frac

tio

n m

ola

ire

de

chaq

ue

ph

ase

Température [°C]

NPM(LIQUID)

NPM(BCC_A2)

NPM(FCC_A1#1)

NPM(FCC_A1#2)

NPM(FCC_A1#3)

NPM(GRAPHITE)

NPM(M23C6)

NPM(M7C3)

NPM(MC_ETA)

Evolution de la proportion des phases à l’équilibre entre l’état liquide et 500°C (ThermoCalc)

Acier HSS


Offre de Services : Expertises

Surchauffe en service d’une aube en super alliage de Ni (dernier étage compression turboréacteur) avec

modification de la microstructure par phénomène de rafting (globulisation des précipités Ni3(Al, Ti) (droite) qui

sont initialement cuboïdes (gauche))

Analyse microstructurale et résistance à la corrosion (vieillissement aux

brouillards salins) de deux dépôts Al sur tubes en acier avec ailettes Al soudées pour application de type « échangeur thermique » (tour de refroidissement)

Ailette soudée sur dépôt aluminisé au substrat en acier (avant corrosion)

Corrosion caverneuse du substrat sous dépôt aluminisé, favorisée par infiltration préférentielle (corrosion) suivant

interface entre intermétalliques en réseau continu et matrice du dépôt Al

Ailette soudée sur dépôt collé au substrat en acier

(avant corrosion)

Meilleure protection du substrat contre la corrosion par dépôt Al collé (issu d’une tôle laminée, avec précipités fins

et dispersés)

Vues générales de la microstructure dendritique héritée de la solidification à la base (gauche) et dans l’aube (droite)


Ir. Jérôme Tchoufang TCHUINDJANG Senior Researcher

[email protected]

+32 4 366 91 62

Laboratoire MMS (Science des Matériaux Métalliques)

Allée de la découverte 9 (B52/3) 4000 Liège (Sart Tilman) www.metaux.ulg.ac.be Université de Liège

@

Laboratoire MMS ULg

Engineering

Transcript of Laboratoire MMS ULg