Vie tribologique à chaud et température interfaciale dans des contacts céramiques

Abstract

Le frottement et l'usure de différents couples de céramiques oxydes (alumines) et non-oxyde (carbure de tungstène à liant cobalt) ont été étudiés à température ambiante et à haute température en s'attachant à mettre en relief l'incidence des phénomènes thermiques sur le comportement tribologique de ces matériaux. Un montage expérimental a tout d'abord été conçu et réalisé spécialement pour cette étude. Il permet la conduite d'essais de frottement en configuration pion-disque de l'ambiante à 900°C dans un large domaine de charges. Un modèle thermique a été élaboré afin d'évaluer les températures moyennes et éclairs dans un contact frottant en prenant en compte les conditions aux limites imposées par le montage expérimental. Les résultats sont exploités sous forme de cartes de températures spécifiques à un couple de matériaux et à un coefficient de frottement donné. L'étude tribologique met tout d'abord en évidence puis caractérise les discontinuités de comportement en frottement et usure à 20 et 800°C de deux alumines α à 99,7% et 94% de pureté. L'analyse en continue de l'usure associée aux observations microscopiques permettent de reconstituer la vie du contact en mettant en relief l'influence de la température d'essai et de la température générée par le frottement. Le frottement d'un cermet carbure de tungstène à 6% de cobalt a ensuite été étudié en frottement face à lui-même et face à des disques d'alumine.