Caracterisation par indentation multi-echelles de materiaux massifs et de garniture de frein

Abstract

L’indentation instrumentée est une technique répandue et très puissante utilisée pour l’étude des propriétés mécaniques des matériaux, principalement la dureté et le module d’élasticité. Cependant, l’analyse des résultats est une procédure complexe faisant intervenir le type d’appareil utilisé, les conditions expérimentales et le mode d’interprétation des résultats. Ces paramètres ont un impact important sur la détermination de propriétés mécaniques recherchées et sont plus ou moins influents selon les dispositifs expérimentaux utilisés et les domaines de force et de profondeur de pénétration appliqués [1], [2], [3]. Dans cette étude nous utilisons trois appareils d’indentation instrumentée : le nanoindenteur MTS XP (méthode standard ou Continuous Stiffness Measurement), le microindenteur CSM Instruments (méthode standard ou indentation répétée) et le macroindenteur Zwick ZHU 2.5, avec deux types d’indenteurs pyramidaux, Berkovich et Vickers. La gamme de charge étudiée varie entre 20 mN et 2000 N, et les profondeurs indentées de 0,350 à 280 μm. Le but de cette recherche est d’analyser l’évolution des propriétés mécaniques de matériaux hétérogènes (patin de frein, béton …) en fonction de l’échelle d’observation (force appliquée et volume concerné) ; mais en raison de la complexité des essais d’indentation, et pour établir des relations entre les différents instruments et échelles de mesure, nous avons décidé d’étudier d’abord des matériaux métalliques massifs homogènes.