Préparation et étude de dépôts solidifiés rapidement à base d'alliage Al-Si-Cu-Mg par procédé PVD (Physical Vaporisation Deposition) sur différents types de substrats

Abstract

Notre recherche a consisté à étudier l'effet de la teneur en silicium et de la nature du substrat sur des couches minces en Al-Si (1% Cu et 1% Mg) solidifiés rapidement. Pour cela, des films minces (sous forme de couches minces) d'Al-Si ont été déposés par la méthode PVD (Physical Vapor Desposition) sur trois substrats différents : acier inoxydable, silicium et verre, maintenus à température ambiante. La vitesse de refroidissement minimale atteinte est de l'irdre de 103 °C/s. Les tests de nanoindentation ont montré que la dureté et la résistance à la déformation par pénétration augmentent sensiblement jusqu’à 13% Si (teneur eutectique) au-delà, l’ajout de Si ne montre aucun effet sensible. Le comportement élastoplastique des films minces passe d’un mode plastique pour les substrats inox et silicium à un mode plutôt élastique pour le substrat verre. Le silicium a un effet bénéfique sur la résistance à l’usure des dépôts étudiés. Il parait l’être beaucoup plus pour les films sur substrat verre que pour les deux (substrat inox et silicium). Globalement, à une teneur eutectique de 13% en poids, le silicium améliore efficacement les propriétés mécaniques et tribologiques. La taille des cristallites évolue de manière complètement opposée à celle de la densité de dislocation et des micro-déformations, avec un minimum pour les mêmes valeurs de teneur en silicium (10 à 12%). L'analyse microstructurale a permis de mettre en évidence l'importance du silicium dans la formation des composés intermétalliques et son influence sur la répartition homogène de ces composés, ainsi que des particules de Si et leur affinage. La différence de comportement des couches minces déposées selon le substrat utilisé, montre que celui-ci influe directement sur leurs caractéristiques microstructurales et mécaniques de dureté.