Low temperature plasma assisted nitriding of inconel 690 : comparative study between diffusion layers and coatings obtained by reactive magnetron sputtering
Nitruration ionique assistée plasma de l'inconel 690 : étude comparative des couches diffusées et des films minces obtenus par pulvérisation magnetron réactive
Résumé
Inconel 690 is a nickel-bsed alloy with a broad range of industrial applications. Despite its excellent corrosion resistance and high-temperature performances, this material suffers from low wear resistance. The present work investigates in a comprehensive manner the low temperature plasma assisted nitriding (PAN) of this material. A review on the progress in PAN is made in the first chapter. The experimental setup and the related surface characterization techniques are presented in the second chapter. PAN of Inconel 690 is presented in the following chapters 3-5. X-ray diffraction, Scanning and Transmission Electron Microscopy, Sputtered Neutral Mass Spectrometry are used to characterize the nitrided samples. It is shown that the thickness of the nitriding layer is dependent on the grain orientation. Electron Backscatter Diffraction analysis technique was employed to establish a linear relationship between the local nitrided layer thickness and the minimum included angle defined by the <100> crystal directions and the diffusion direction. ln chapter 4, a model is proposed to interpret this new phenomenon based on stress-induced anisotropic diffusion during PAN. Corrosion resistance of the nitrided samples is described in chapter 5. ln chapter 6, a comparison is made between the metastable [gamma]N f.c.c. nitrogen solid solutions obtained by PAN and by reactive magnetron sputtering of Inconel 690 in Ar-N2 gag mixtures.
L'inconel 690 est un alliage à base Nickel avec un potentiel d'application industriel important. En dépit de son excellente résistance à la corrosion et de ses bonnes performances à haute température, ce matériau n'offre pas une bonne résistance à l'usure. Ce travail présente une investigation sur la nitruration assistée par plasma (NAP) à basse température de ce matériau. Une revue des progrès récents en NAP est présentée dans le premier chapitre. Le dispositif expérimental et les techniques de caractérisation de surface utilisées sont présentés dans le deuxième chapitre. La NAP de l'Inconel 690 est présentée dans les chapitres suivants (3-5). La diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage et à transmission, ainsi que la spectrométrie de masse des neutres pulvérisés ont été utilisées pour caractériser les échantillons nitrurés. Il est montré que l'épaisseur des couches nitrurées dépend de l'orientation des grains. La diffraction des électrons rétro diffusés (EBSD) a été utilisée pour établir une relation linéaire entre l'épaisseur locale de la couche nitrurée est l'angle minimum entre les directions cristallines <100> et la direction de diffusion. Le chapitre 4 présente un modèle basé sur une diffusion anisotrope induite par les contraintes résiduelles. La résistance à la corrosion des couches nitrurées est présentée dans le chapitre 5. Le chapitre 6 présente une comparaison entre les solutions solides c.f.c. sursaturées métastables [gamma]N obtenues par NAP et par pulvérisation réactive magnétron de l'Inconel 690 dans des mélanges Ar-N2.