Pierre-Emmanuel MAZERAN
Enseignant-Chercheur (HDR)
Département d'Ingénierie Mécanique
Laboratoire Roberval
Université de Technologie de Compiègne (UTC)
Centre de Recherches de Royallieu
CS 60319, 60203 COMPIEGNE Cedex, France
Portable : (33) 6 35 90 70 38
Thématiques de recherche
Prestations de services et collaborations
Mots clés : Comportement mécanique, Nanoindentation, Dureté, Comportement visqueux, Tribologie, Nanotribologie, Nano-usure, Frottement, alliages métalliques, polymères, tissus biologiques.
Nous mettons à votre disposition nos compétences en Nano-indentation et Microscopie à Force Atomique dans le cadre de prestations de services, contrats industriels ou collaborations. N'hésitez pas à nous contacter.
Nano-indentation
Vos besoins
Mesurer la dureté et le module d’élasticité d’un matériau par nanoindentation afin d’en évaluer ses propriétés mécaniques en extrême surface (Typiquement 100-1000 nm)
La dureté d’un matériau quantifie la contrainte d’écoulement plastique dans un contact normalisé (pyramide plan, cône plan, sphère plan). A l’aide d’un indenteur de géométrie connue, on vient exercer une force croissante (charge) puis décroissante (décharge) sur la surface à tester. Dans le cas de la nanoindentation, on mesure la courbe force normale en fonction de l’enfoncement, ceci de manière quasi-statique et dynamique (sollicitation harmonique). L’analyse de la courbe force/pénétration permet de remonter à la dureté et au module d’élasticité du matériau.
Ces analyses nécessitent des moyens techniques précis et fiables ainsi qu’un savoir-faire pour interpréter les données de la façon la plus pertinente possible.
Nous sommes en mesure de cartographier les propriétés mécaniques et de mettre en évidence les hétérogénéités des propriétés mécaniques
Images MEB et en dureté d'un acier
biphasé Ferrite/Martensite, Echantilon de 25CD4, austénisation à 900°C puis trempe à l'eau glacée (60% de
martensite, 40% de ferrite). La ferrite apparait en sombre sur l'image MEB. La
dureté de la ferrite est d'environ 6 GPa et celle de la
martensite de 17 GPa
Nos moyens
Nanoindenteur Agilent G200
Le G200 de Agilent est un appareil d’indentation instrumentée explorant les propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique. Il est destiné à mesurer la dureté et le module d’élasticité de manière quasi-statique ou dynamique (Mode CSM). Les profondeurs d’indentation varien de quelques dizaines de nanomètres jusqu’à plusieurs micromètres.
Fiche technique
Principales caractéristiques
Résolution en déplacement : 0.01 nm
Charge maximale : 500 mN
Résolution en force : 50 nN
Charge maximale (option high load) :10 N
Options disponibles
Continuous
Stiffness Measurement
Lateral
Force Measurement
High Load
(10 N)
Nano-Vision
Pointes
Pointes pyramidales
Berkovich
Vickers
Cube corner
Knopp
Pointes coniques
Angle :
84,3°; Rayon : 20 nm
Angle :
114,1°; Rayon : 23 nm
Angle :
126°; Rayon : 20 nm
Angle :
149,8°; Rayon : 27 nm
Pointe sphérique
Rayon : 79 μm
En complément
Préparation de surfaces : Tronçonneuses, poliseuses, électro-polisseuses...
Essais mécaniques : Indenteur, micro-indenteur, DMA...
Observations : MEB, AFM, Microscopes interférométrique, confocal, à gradient de focus, Profilomètre tactile...
Nos compétences
Comportement
mécanique des matériaux organiques (Tissus biologiques, polymères) :
Nous avons développé au cours de ces dernières années une méthodologie permettant de mettre en évidence le comportement viscoélastique et viscoplastique des matériaux indentés. Cette méthodologie a été mise en œuvre pour caractériser des polymères thermoplastiques et des tissus osseux.
Propriétés mécaniques
en fonction de la profondeur (Gradient de propriétés, couches minces) :
Nous avons le savoir-faire pour mesurer les propriétés mécaniques en fonction de la profondeur de pénétration et mettre en évidence les gradients de propriétés mécaniques dues à des variations de compositions chimiques ou d’historique de sollicitation.
Cartographie de
dureté sur des matériaux hétérogènes :
Nous avons la compétence pour cartographier les variations de propriétés mécaniques sur des matériaux hétérogènes. Ceci permet de mettre en évidence les différentes phases en présence et leurs variations de propriétés au sein des grains.
Tenue à la rayure et
propriétés mécaniques des couches minces organiques :
Nous pouvons mesurer le comportement mécanique de couches minces organiques y compris élastomériques et tester la cohésion de la couche mince et son adhérence au substrat par des essais de rayure.
Mesure de la dureté
dans le cas des surfaces rugueuses :
Nous avons développé des méthodologies permettant par analyses statistiques de mesurer les propriétés mécaniques d’alliages métalliques lorsque la surface est naturellement rugueuse du fait de sa mise en œuvre ou de son utilisation.