Élaboration et optimisation de nanoprécipités d’Ain dans une matrice d’aluminium

Elaboration and optimization of Ain nanoprecipitates in an aluminium matrix

¹ IFOS, Ecole Centrale de Lyon, UMR 5621, B.P. 163, 69131 Ecully cedex
² GEMPP, INSA de Lyon, UMR 5510, 69621 Villeurbanne cedex
³ INP de Lyon, 69622 Villeurbanne cedex
⁴ Sté Nitruvid, 42490 Fraisses

Résumé

De l’aluminium pur a été implanté d’ions azote dans différentes conditions (mono et muti-énergies) de façon à produire une structure biphasée Al/AlN, parfaitement contrôlée. Les profils de concentration ont été obtenus par RBS et la microstructure du composite Al/AlN a été déterminée par diffraction X sous incidence rasante et microscopie électronique en transmission. L’orientation cristallographique des précipités de nitrure est généralement caractérisée par les plans de base de l’AlN {00.1} parallèle aux plans {111} de l’aluminium avec des tailles de précipités variant avec la température d’implantation.

Cette microstructure est ensuite caractérisée mécaniquement par des mesures de nanoindentation (profils de dureté et de module de Young) et par des essais tribologiques révélant une amélioration des propriétés corrélées à la microstructure.

Abstract

Pure aluminium was ion implanted by nitrogen using various mono and multi-energy conditions in order to produce an AlN/Al perfectly controlled microstructure. Nitrogen concentration evolutions were obtained by RBS. The Al/AlN microstructure was characterised by Grazing X Ray Diffraction and Transmission Electon Microscopy. The cristallographic orientations of the AlN precipitates generally correspond to AlN base plans {00.1} parallel to {111} Al plans. The precipitate size depends on the implantation temperature.

Such microstructure was characterised by nanoindentation (hardness and Young’s modulus evolutions) and by tribological investigations showing a significant increase in mechanical properties closely related to the microstructure.