Corentin Perderiset soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 14 octobre 22.
Étude des mécanismes d'adhésion dans un assemblage collé titane/composite avec prise en compte du vieillissement environnemental
Corentin Perderiset a réalisé sa thèse sous la supervision de Pierre Montmitonnet, Frédéric Georgi (équipe PSF) et Jean-Luc Bouvard (équipe MPI). Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité "Mécanique Numérique et Matériaux" le 14 octobre 22 devant le jury suivant :
– Mme Valérie Nassiet, ENIT
– M. Eric Paroissien, Isae-Supaero
– M. Romain Creachcadec, ENSTA Bretagne
– M. Maelënn Aufray, INPT-ENSIACET
– M. Anthony Grunenwald, SAFRAN
– M. Pierre Montmitonnet, Mines Paris – PSL
– M. Jean-Luc Bouvard, Mines Paris – PSL
– M. Frédéric Georgi, Mines Paris – PSL
Résumé :
Les collages structuraux offrent aujourd'hui une alternative convaincante aux métaux bruts dans le but de la réduction de la masse des structures dans le domaine aéronautique. Aussi, des renforts en titane sont désormais collés à des matrices en composite. Cependant les matériaux métalliques n’ont pas de bonnes prédispositions au collage c’est pourquoi il est nécessaire d’effectuer une préparation de surface pour promouvoir l’adhésion.
L'objectif de cette thèse est de contribuer à la compréhension des mécanismes d'adhésion d'une liaison par collage d’une pièce en alliage titane assemblée sur une pièce en composite à matrice organique, faisant intervenir un traitement de surface et un primaire d'adhérence. Le point d’intérêt principal est notamment l’étude des interfaces titane/primaire et primaire/adhésif. Le comportement de celles-ci dans le temps est également étudié. Pour cela, elles ont été soumises à un vieillissement accéléré en chaleur humide (70°C, 80 % RH, jusqu’à 1000h).
Dans un premier temps un essai d’adhérence TAST décentré a été choisi pour permettre de solliciter l’assemblage au niveau de ces interfaces et permettre ainsi de dégager des paramètres clés du procédé de traitement de surface. Grâce aux exploitations des essais mécaniques conjointement à l’étude des faciès de rupture à plusieurs échelles, il a été possible de déterminer que plusieurs mécanismes d’adhésion interviennent dans cet assemblage. Les paramètres qui influencent le plus les propriétés d’adhérence de l’interface sont la microstructure initiale du TA6V et l’épaisseur de primaire déposée. Une épaisseur trop importante de primaire dégrade les propriétés d’adhérence après vieillissement en limitant l’ancrage mécanique de l’adhésif sur la surface de titane car elle réduit sa rugosité. L’absence de primaire réduit aussi les propriétés d’adhérence car l’adhésif mouille moins bien la surface que le primaire. Ce dernier permet aussi de retarder la dégradation de l’interface dans des conditions humides.
En ce qui concerne la microstructure initiale du TA6V, la présence de nodules α permet de créer une surface rugueuse qui sert à favoriser l’ancrage mécanique de l’adhésif. En revanche, ces zones sont souvent peu recouvertes de primaire et ce dernier possède une meilleure affinité avec l’adhésif, notamment après vieillissement. La présence de grains lamellaires, de plus faibles dimensions (lamelles α de l’ordre de 200 à 400 nm), offre une meilleure mouillabilité pour le primaire et ainsi permet à ces zones de mieux résister au vieillissement en environnement humide.
Mots-clés : Traitement de surfaces, adhésion, collage titane-composite, essai TAST, interfaces, vieillissement
