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Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre : 2477 Année 2007 ECOLE DOCTORALE : MATERIAUX – STRUCTURE – MECANIQUE THESE présentée devant L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE pour obtenir le grade de DOCTEUR SPECIALITE : SCIENCES ET GENIE DES MATERIAUX par Ghislain Roméo YANTIO NJANKEU SABEYA Ingénieur génie mécanicien COMPORTEMENT TRIBOLOGIQUE D'UN ALLIAGE DE TITANE TRAITE ET / OU REVETU EN FRETTING A DEBATTEMENT LIBRE Soutenue le 11 mai 2007 devant le jury composé de : M. Jean-Paul RIVIERE Professeur, Université de Poitiers Président M. Jean DENAPE Professeur, Ecole Nationale d'Ingénieur de Tarbes Directeur de thèse M. Jamal TAKADOUM Professeur, ENSMM Besançon Rapporteur M. Siegfried FOUVRY CR CNRS, Ecole Centrale de Lyon Rapporteur M. Jean-Yves PARIS MC, Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes Membre M. Jean-Michel DEMONICAULT Ingénieur, Snecma-moteurs-DMF Membre Mme Sylvie DESCARTES Ingénieur de recherche CNRS, INSA de Lyon Membre

  • ecole nationale d'ingénieur de tarbes directeur de thèse

  • instar du ti

  • matériaux

  • équipe de l'interfaces

  • fréquentes opérations préventives de maintenance entraînant des surcoûts élevés

  • centre interuniversitaires

  • ingénieur génie


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Poids de l'ouvrage 6 Mo

Exrait

N° d’ordre : 2477 Année 2007


ECOLE DOCTORALE : MATERIAUX – STRUCTURE – MECANIQUE


THESE

présentée devant


L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE


pour obtenir le grade de DOCTEUR

SPECIALITE : SCIENCES ET GENIE DES MATERIAUX

par

Ghislain Roméo YANTIO NJANKEU SABEYA

Ingénieur génie mécanicien



COMPORTEMENT TRIBOLOGIQUE D’UN ALLIAGE DE
TITANE TRAITE ET / OU REVETU EN FRETTING A
DEBATTEMENT LIBRE


Soutenue le 11 mai 2007 devant le jury composé de :


M. Jean-Paul RIVIERE Professeur, Université de Poitiers Président

M. Jean DENAPE Professeur, Ecole Nationale d’Ingénieur de Tarbes Directeur de thèse
M. Jamal TAKADOUM NSMM Besançon Rapporteur
M. Siegfried FOUVRY CR CNRS, Ecole Centrale de Lyon
M. Jean-Yves PARIS MC, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes Membre
M. Jean-Michel DEMONICAULT Ingénieur, Snecma-moteurs-DMF Membre
Mme Sylvie DESCARTES Ingénieur de recherche CNRS, INSA de Lyon Membre



A mon père,
A ma mère avec toute ma tendresse,
A mon oncle maternel,
A ma marraine,
A Claire de Castelbajac de Boulaur,
A Notre Dame de Lourdes. REMERCIEMENTS




Ce travail a été réalisé au sein de l’équipe Interfaces et Matériaux Fonctionnels (IMF)
du Laboratoire de Génie de Production (LGP) de l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes
(ENIT).

Je tiens à remercier M. Daniel NOYES, directeur du Laboratoire de Génie de
Production (LGP) et M. Jacques-Alain PETIT, responsable de l’équipe de l’Interfaces et
Matériaux (IMF) pour m’avoir accueilli au sein de leur laboratoire.

J’ai été touché que M. Siegfried FOUVRY et M. Jamal TAKADOUM aient accepté
d’être rapporteur de ce travail et faire partie du Jury. Ma culture « fretting » m’a été enseignée
par M. Fouvry et je le remercie vivement.

J’ai apprécié la liberté que m’a laissée mon directeur de thèse, M. Jean DENAPE dans
la conduite de mes recherches. Il m’a témoigné une confiance presque illimitée. J’ai puisé un
grand nombre d’idées dans nos réunions avec lui. Idées qui m’ont permis d’avancer dans mes
travaux.

J’ai largement alimenté en questions, Jean-Yves PARIS. Il m’a témoigné une
disponibilité presque illimitée. Je crois que nous partageons la même volonté d’aller au fond
des choses. Je tiens à le remercier pour cela et pour sa participation à ce Jury. Que cette thèse
soit pour lui, une marche de plus pour l’obtention de son Habilitation à Diriger la Recherche
(HDR).

Je tiens à remercier M. Jean-Paul RIVIERE, pour l’attention qu’il a bien voulu porter à
ce travail et pour l’honneur qu’il m’a fait de présider ce jury de thèse. Les brèves discussions
que j’ai eues avec Mme Sylvie DESCARTES ont été profitables pour l’amélioration de ce
travail. Je tiens à la remercier pour cela et aussi par l’honneur qu’elle m’a fait en participant à
ce jury et pour les corrections apportées à mon travail.


Ce travail a été mené en collaboration avec les sociétés Snecma-moteurs, Airbus et
Turboméca et les laboratoires universitaires CIRIMAT et CEMES de Toulouse, LMP et
LMPM de Poitiers. Mes vifs remerciements vont à Mme Dominique POQUILLON et MM.
Jean-Pierre BONINO, Luc PICHON, Stéphane VAILLANT, Sylvain AUDION, Thomas
GANNE pour les échantillons fournis et leur assistance technique. Je tiens à exprimer ma
gratitude à M. Jean-Michel DEMONICAULT coordonateur industriel du projet APROSUTIS
et pour sa participation à mon jury de thèse.

Mes remerciements vont également à toute l’équipe IMF, dont l’hospitalité l’amitié et
la disponibilité ont contribué à enrichir ce travail de thèse. Je pense particulièrement à Jean-
Marie CECCON et Mariana Claudia GEORGESCU.

Je tiens à remercier toute l’équipe du département de langue pour mon apprentissage à
la langue anglaise et pour les corrections de mes publications. Je pense à Mme Ann
MACDONALD PLENACOSTE, M. Yves –Pol HEMONIN, François SAIZ. Et aussi, le très
disponible Pascal MAFFRE. A vous tous, je dis MERCI. Ce travail n’aurait pu avoir lieu si je n’avais pas été soutenue moralement,
physiquement, matériellement et spirituellement par ma grande famille de Tarbes. Je pense
particulièrement à la Famille LEROUX (Françoise, Gilles et leurs enfants et petits enfants), à
la famille BORDAS (Maylis, Patrick, Camille et Jean-Alexandre), à la grande famille
LACLAVERIE (Ma marraine Maïté, Roland, Isabelle, Marine, Franck, Adama et le tout petit
nouveau né). Je pense également à mon homonyme Sœur Marie de SACRE CŒUR de la
congrégation SAINT FRAI pour ses prières consacrées à ma réussite, à Martine DAVEZIES
pour sa bonne humeur et ses belles crêpes, à JEAN-PHILIPPE pour nos soirées
footballistiques passées devant la télé, à Christophe MANSAUT et à fr. BERNARD pour mon
intégration à l’équipe jeune de l’hospitalité de Bigorre et surtout pour leur sympathie. Je tiens
à exprimer ma gratitude à toutes les personnes de l’hospitalité de Bigorre qui sont au service
des malades. Je profite de cette occasion pour dire à mon frère Thierry LABORDE de
s’appliquer davantage au sein de cette hospitalité. Tu trouveras vieux frère paix, douceur,
bonté, générosité et spiritualité auprès des hospitaliers et des pèlerins malades.

Vous ne pourriez également pas lire ces quelques lignes si je n’avais pas été encadré
médicalement par les grands médecins de Tarbes pendant ma longue période de maladie. Je
pense particulièrement au Dr. Régis GAILLETON, Dr. Virginie FICHET et Dr. Martine
COUDERC. Je vous remercie sincèrement pour tout ce que vous avez pu faire afin que je
puisse retrouver une santé de « fer ». Que l’aboutissement de ce travail de thèse soit pour vous
une jolie récompense.

Une profonde reconnaissance à toute ma famille qui m’a soutenu moralement et
matériellement tout au long de ces trois années. Je pense particulièrement à Marie
NTANKEU ma mère, Romuald TAMPE mon oncle bien aimé, mes frères et sœurs Guy,
Maxime, Narcisse, Dada, Mamado, Jojo, Tété, Mon neveu et ma nièce, Franck et Urielle pour
leurs multiples conseils qui ont énormément contribué à édifier ma personne.

Enfin à tous ceux qui se réjouissent quand je me réjouis, et qui pleurent quand je
pleure.

CADRE DE L’ETUDE



Cette étude entre dans un vaste programme de
recherche : le Réseau National de recherche et d’innovation
technologique Matériaux et Procédés (RNMP) soutenue par le
Ministère de la Jeunesse, de l’Education et de la Recherche
dont l’objectif principal est l’Amélioration des PROpriétés de
SUrface des alliages de TItane Structuraux en conditions
sévères de fonctionnement (APROSUTIS). L’étude a été menée
en collaboration avec les industriels de Snecma Moteurs,
Airbus, Turbomeca et les laboratoires de recherche du Centre
d’Elaboration des Matériaux et d’Etudes Structurales de
Toulouse (CEMES), du Centre Interuniversitaires et de
l’Ingénierie des Matériaux de Toulouse (CIRIMAT), du
Laboratoire de Mécanique et de Physiques des Matériaux de
Poitiers (LMPM) et du Laboratoire de Métallurgie Physique de
Poitiers (LMP).


De nombreux assemblages mécaniques sont soumis à des sollicitations de chargement
vibratoire occasionnant des déplacements de très faibles amplitudes entre les pièces en contact
(conditions dites de « fretting »). Les microglissements générés entre les surfaces provoquent
des dégradations susceptibles d’altérer fortement la fiabilité et la durabilité des structures dans
lesquelles ces organes sont impliqués. Ce type d’avarie se rencontre dans toutes les liaisons
quasi statiques. Les mécanismes d’endommagement par fretting sont bien connus : fissuration
et rupture, corrosion ou transformations structurales, usure avec formation de débris, usure
adhésive pouvant conduire au grippage, suivant les conditions opératoires. Dans les domaines
aéronautique et spatial, les alliages de titane, à l’instar du Ti-6Al-4V sont choisis pour réduire
les masses des structures auxquels ils sont impliqués tout en conservant les caractéristiques
mécaniques élevées. A c

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