Fretting et fretting-fatigue à haute température d'alliages de titane revêtus

摘要

Les endommagements provoqués par le fretting sont multiples et peuvent causer de sévères disfonctionnements. Il est donc nécessaire d étudier le fretting, en particulier dans le cas des alliages de titanes fréquemment employés dans l aéronautique. Les endommagements générés par fretting peuvent être de l usure, de la fissuration ou bien une combinaison des deux. La distinction entre ces deux comportements entraine régulièrement une dichotomie dans le choix des sujets traités. L étude présentée ici fait le choix de rassembler en une seule démarche les études d usure et de fissuration. Cette approche permet d avoir une vision d ensemble du comportement en fretting et fretting-fatigue d un contact aube-disque dans un compresseur haute pression. Afin de respecter les contraintes industrielles, l étude est réalisée à haute température (450C) avec un contact plan sur plan revêtu. Pour réaliser cette étude, un dispositif expérimental original a été mis en place et validé. Les premiers résultats tribologiques montrent un effet majeur de la pression de contact sur le comportement tribologique de l interface. Le coefficient de frottement du traitement de surface étudié diminue quand la pression de contact augmente. Une hypothèse d expulsion du lubrifiant solide inclus dans le dépôt est proposée pour expliquer ce phénomène. Les résultats d usure et notamment les analyses physicochimiques montrent un comportement sacrificiel du dépôt qui est usé préférentiellement au contre-corps. Cette caractéristique est bénéfique car dans l application industrielle le contre-corps (le disque) doit être protégé en priorité par rapport à la pièce revêtue (l aube). Les résultats d usure dans la configuration industrielle sont complétés par une étude plus fondamentale mettant en évidence l influence de la fréquence et du cycle de chargement du contact. La morphologie des traces d usure est modifiée par ces deux facteurs, et le taux d usure énergétique est également modifié. L étude de la fissuration est menée en fretting simple et en fretting-fatigue. La fissuration du contre-corps non revêtu est modifiée par l application d un dépôt sur le poinçon revêtu. L effet est principalement observable sur la longueur maximale de fissure, qui est divisée par deux dans le cas revêtu. Les résultats en fretting-fatigue sont également modifiés par la présence du revêtement, dont l effet est plus présent pour les grands nombre de cycles. Enfin, une représentation des résultats sous forme de diagramme polaire normalisé est proposée afin de donner une image claire de l ensemble des performances du dépôt.