Influence de l’amplitude de la rugosité de surfaces sablées sur la mesure de dureté par nanoindentation

Influence of the roughness of sandblasted surface on the measurement of hardness by nanoindentation

¹ Centre Technique des Industries Mécaniques, 52 avenue Félix Louat, 60300 Senlis, France
² Laboratoire Roberval, UMR 7337, Université de Technologie de Compiègne, Centre de Recherches de Royallieu, BP 20529, 60205 Compiègne Cedex, France
³ Equipe Matériaux, Surfaces et Mise en forme, TEMPO, LAMIH, Université de Valenciennes, Campus Mont Houy, 59313 Valenciennes Cedex 9, France
Maxence.Bigerelle@univ-valenciennes.fr

Reçu : 28 Décembre 2012
Accepté : 28 Mai 2013

Résumé

Les essais de nanoindentation sont souvent utilisés pour caractériser les propriétés mécaniques des matériaux en proche surface. Cependant, cette technique manque de reproductibilité : une même réponse mécanique est difficilement obtenue par les essais de nanoindentation sur différentes zones de la surface d’un même échantillon. L’une des principales causes est la mauvaise détermination du point de référence pour le calcul de la profondeur indentée. Dans cette étude, une méthodologie palliant ce problème est appliquée à des échantillons d’alliage d’aluminium (AU4G) sablés avec différentes conditions. Les résultats présentés ici confirment la robustesse de la méthode. Ils montrent qu’il est difficile d’obtenir une même réponse mécanique lorsque les échantillons sont rugueux et que la détermination du point de référence pour la profondeur d’indentation dépend fortement de la rugosité de la surface des échantillons sablés. La meilleure corrélation entre l’écart-type de ce point de référence et le paramètre de rugosité Rq est obtenue pour une longueur d’évaluation de 15 μm, c’est-à-dire à l’échelle des empreintes d’indentation.

Abstract

Nanoindentation tests are often used to characterize the surface mechanical properties of materials. However, this technique lacks repeatability: when different zones of the same specimen are tested, there can be large differences between the nanoindentation curves. One of the main causes is the incorrect determination of the point of origin of the load versus indentation depth curves. In this study, a methodology aiming at solving this issue is applied to AU4G specimens that are blasted using different conditions. The results presented hereafter confirm the method robustness. They show that roughness can prevent the determination of a unique mechanical response and that the determination of the origin is strongly linked with the surface roughness of the blasted specimens. The best correlation between the standard deviation of the error made on the origin determination and the root-mean-square roughness is obtained for an evaluation length equal to 15 μm i.e. at the scale of the indentation imprints.