Étude statistique de la fissuration des revêtements et modélisation du comportement mécanique de films déposés sur des substrats Inox 316L

Mechanical behaviour of crack coating film AL₂O₃

Université de Limoges, ENSIL, 87068 Limoges, France

Auteur de correspondance : hugot@lrbb3.pierroton.inra.fr

Reçu : 8 Février 2006
Accepté : 29 Mars 2007

Résumé

L'essai de multifissuration consiste à étudier le réseau de fissures formé dans un revêtement. Le dispositif de flexion 4 points est retenu. Le nombre et la position des fissures sont relevés par microscopie optique en fonction de la déformation. Un traitement statique prenant en compte le caractère aléatoire de la rupture fragile et l'ordonnancement du réseau de fissures sous l'effet de la relaxation de contrainte permet de déterminer deux paramètres fondamentaux: la densité de probabilité de rupture (DPR) qui mesure la fragilité apparente et la taille de la zone relaxée (TZR) dont la valeur renseigne sur la qualité de l'interface entre le revêtement et le substrat pour donner une indication sur l'adhérence. La partie expérimentale concerne plus particulièrement l'étude de films d'alumine (Al₂O₃) déposés par RMPECVD (Remote Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) sur un substrat d'acier inoxydable (316L). Des corrélations entre paramètres de dépôt, préparation de surface et caractéristiques des films sont dégagées. La modélisation de l'essai à l'aide du code Abaqus^® permet de visualiser la répartition des contraintes et de mettre en évidence l'influence de la présence de fissures.

Abstract

The multicraking test consists in studying the cracks network appearing in a film A four point bending test has been chosen. The number and the position of cracks network versus the strain are recorded by optical microscopy. A statistical treatment taking into account the random character of the determination of two fundamental: rupture probability density (DPR) related to the brittleness and relaxed zone size (TZR) linked to the quality of the interface between the film and the substrate which can give indications on the adhesion. The experimental part is devoted to the study of alumina (Al₂O₃) films deposited by RMPECVD (Remote Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) on stainless steel (316L). Correlations have been established between the deposition parameters, surface preparation and mechanical properties. The modelling of this test using the Abaqus^® code allows to visualise the stress distribution and to show the effect of the presence of cracks.