LASER ET TRAITEMENTS DES MATERIAUX
(Département Interface et Réactivité dans les Matériaux)
LASER ET TRAITEMENTS DES MATERIAUX
(Département Interface et Réactivité dans les Matériaux)
Institut
Carnot de Bourgogne
UMR
5209 CNRS-Université de Bourgogne, 12 rue de la Fonderie, 71200 Le Creusot,
France
|
|
English version |
Les activités de l'équipe LTm sont essentiellement organisées autour du procédé laser : assemblage de matériaux et traitement de surfaces. Les compétences développées couvrent les Sciences des Matériaux, le Génie des Procédés, la Physique, la Thermique, la Mécanique, la Physico-Chimie, la Chimie. Le programme de recherche est de manière prépondérante sous-tendu par des activités de Transfert de technologie. Au cours de ces deux dernières années un effort particulier a été produit pour favoriser une approche fondamentale des phénomènes physiques mis en jeu lors de des procédés laser. Bien que chacun des membres participent aux différentes actions menées, les activités recherche peuvent être classées suivant deux thèmes : l’un concerne l’assemblage, le second, concerne les opérations de traitement de surface.
Opérations d’assemblage - L’opération « Assemblage des structures en Aéronautique, Fissuration à chaud de l’alliage d’Aluminium 6056 lors du soudage par faisceau laser Nd :YAG continu (ASA) » concerne une approche pragmatique utilisant la méthode des plans d’expériences afin d’étudier le problème de la fissuration à chaud d’un alliage d’aluminium lors du soudage par laser. - L’opération A3FL (Assemblage Acier/Aluminium par Faisceau Laser) ainsi que l’opération SPLD (Laser et polymères, soudage des plastiques par laser à diodes) mettent en œuvre la méthode des plans d’expériences et la modélisation des transferts thermiques dans le but de mieux comprendre les liens entre la thermique du procédé et la résistance mécanique des assemblages réalisés. - Dans le cadre d’une opération concernant l’assemblage de feuilles minces d’Aluminium, l’approche modélisation est prédominante : elle doit permettre de mieux comprendre les mécanismes régissant la formation du bain fondu et à terme d’optimiser le procédé. - Dans le cas de l’étude du Soudage Tantale/TA6V une solution technologique d’assemblage a été retenue et le travail, qui débute, concerne la compréhension des phénomènes métallurgiques mis en jeu. - Enfin, dans le cas de l’étude appelée « Modélisation des phénomènes dynamiques intervenant lors du soudage », le travail consiste essentiellement en une étude théorique sur la modélisation des phénomènes dynamiques intervenant lors d’une opération de soudage.
Opérations de traitement de surface : - Des opérations de traitement sont aussi menées : opérations qui traitent d’apport de matière, des phénomènes intervenant lors de cet apport, (modifications des propriétés de surface, oxydation), ou d’ablation de matière. - Dans deux des études en cours l’apport est réalisé dans le but de créer, soit un revêtement réfractaire de grande largeur (Elaboration et caractérisation de revêtements réfractaires par apport de matière sous faisceau laser : application aux incinérateurs nouvelles générations), soit un revêtement résistant à l’usure et à la corrosion humide à base d’alliage de Magnésium (Procédés innovants de Traitements des alliages de Magnésium, protection et assemblage : PRESTIGE) - Dans le cas de l’opération nommée Micromaking, il s’agit de créer des structures de faibles dimensions, présentant un gradient de composition avec une résolution meilleure que 50 µm. La démarche suivie pour ces trois opérations décrites ci-dessus est essentiellement pragmatique.
L’opération Tribologie entre dans le cadre de la caractérisation de traitements de surfaces ou sub-surfaciques effectués par faisceau Laser.
Quant au thème Oxydation, il concerne l’étude des phénomènes d’oxydation qui tiennent une place indéniable dans la maîtrise des procédés mettant en jeu des sources laser.
Enfin, deux thèmes abordés récemment mettent en avant une démarche de modélisation de l’interaction laser-matière dans le but d’étudier le marquage (Modélisation de l’interaction laser-matière dans le cas d’un procédé de marquage par laser de matériaux métalliques) ou le décapage par laser impulsionnel (Interaction laser-matière, Analyse des paramètres énergétiques en vue d’une modélisation thermo-physique).
Le partenariat industriel est très développé. Les actions de recherche sont généralement sous-tendues par une problématique industrielle. Ce partenariat apporte, bien sûr, des moyens financiers, indispensables pour le développement des activités et amène les chercheurs à tenter de lever des verrous scientifiques et technologiques. Il est facilité par l’association de l'équipe LTm et de Bourgogne Technologies sous la forme du Pôle Laser Creusot-Bourgogne (PLCB). L’imbrication de ces deux entités permet aux universitaires de disposer de gros moyens techniques et aux membres du PLCB non universitaires de profiter d’avancées scientifiques récentes.
Les Membres du groupe
Responsable : Simone MATTEI
| |
Tél. : |
03.85.73.10.42 |
| |
Fax : |
03.85.73.11.20 |
| |
E-mail : |
Thèmes de recherche
L'étude et la simulation des effets induits (caractérisations
chimiques et mécaniques)
Fonctionnalisation des Surfaces
Publications de l'équipe
1. YAKOVLEV, E. Trunova, D. Grevey, M. Pilloz and I. Smurov, Laser-assisted direct manufacturing of functionally graded 3D objects. Surface and Coatings Technology, 2005, vol 190, Issue 1, pp 15-24
2.GREVEY D., SALLAMAND P., CICALA E. et al. Gas protection optimization during Nd:YAG laser welding. Optics & Laser Technology, 37/8 (2005), p. 647-651.
3. J.C KNEIP, B. Martin, Loredo A.,S. Matteï S. & D. Grevey, 2004, Heat transfer in semi-transparent materials during laser interaction, Journal of Mechanical Processing and Technologies, Volumes 155-156, 30 November 2004, Pages 1805-1809
4. S. DATCU, L. Ibos, Y. Candau, S. Matteï, J-C Frichet On the FPA Infrared Camera Transfer Function Calculation and Image restoration., Optical Engeneering Optical Engineering, Vol. 43 Issue 3, pp. 648-657 (Mars 2004)
6. S. IGNAT, P. Sallamand, D. Grevey, M. Lambertin : WE43 and ZE41 Magnesium alloys Characterisation for Laser Applications, Applied Surface Science. Vol 233/1-4 (2004) pp.382-391
7. G. DUFFET, P. SALLAMAND, A.B. VANNES, Improvement in friction by Nd : YAG laser surface treatment on cast iron cylinder bore. Applied Surface Science, Vol. 205/ 1-4 p. 289-296, 2003
8. S. IGNAT, P. Sallamand, A. Nichici, A.B. Vannes, D. Grevey, E. Cicala, MoSi2 laser cladding – a new experimental procedure: double side injection of MoSi2 and ZrO2, Surface & Coatings Technology, Vol. 172/2-3 p. 231-239, 2003
9. L. LAVISSE, C. Langlade, JM Jouvard, D. Grevey, A.B. Vannes Oxidation of cp titanium assisted by an Nd-YAG pulsed laser: Importance of the laser-power density on the rate of oxygen absorbed by the substrate, Lasers Eng. Vol 13 p. 127-141, 2003
10. M. VERDIER, S. COSTIL, C. CODDET, R. OLTRA, O. PERRET On the topographic and energetic surface modifications induced by laser ablation of metallic substrates, Applied Surface Science, Vol 205, p. 3-21, 2003
11. S. IGNAT, P. Sallamand, A. Nichici, A.B. Vannes, D. Grevey, E. Cicala - MoSi2 Laser Cladding – Elaboration, Characterisation and Addition of non-Stabilized ZrO2 Powder Particles, Intermetallics, vol 11/9 p. 931-938, 2003
12. S. IGNAT, P. Sallamand, M. Lambertin, D. Grevey, Magnesium Alloys Laser (Nd:YAG) Cladding and Alloying with Side Injection of Aluminium Powder; Intermetallics, acceptée le 28/09/2003
13. J.C KNEIP, B Martin, A. Loredo, S. Matteï & D. Grevey D, 2003, "Heat transfer in semi-transparent materials during laser interaction", ampt 2003, Dublin, 8-11 juillet 2003, Edited by A.G. Olabi and S.J. Hashmi, Vol. 1, pp 519-522
14. G. DUFFET, P. Sallamand, A. B. Vannes : « Improvement in friction by Nd : Yag laser surface treatment on cast iron cylinder bore». Applied Surface Science (2003) – vol 205 / 1-4 pp 289-296
15. L. LAVISSE, D. Grevey, C. Langlade , A.B. Vannes The early stage of the laser-induced oxidation of titanium substrates, Applied Surface Science, Volume 186, Issues 1-4, 28, p. 150-155, 2002
16. MARTIN, A. Loredo, D. Grevey, A.B. Vannes Numerical investigation of laser beam shaping for heat transfer control in laser processing, Lasers in engineering, Vol. 12, n 04, p. 247-269, 2002
17. LOREDO, B. Martin, H. Andrzejewsk, D. Grevey, A.B. VANNES, Numerical support for laser welding of zinc-coated sheets process development, Applied Surface Science, Volume 195, Issues 1-4, 15, p. 297-303, 2002
18. MARTIN, A. Loredo, P. Sallamand, A.B. VannES Thermal field in a cylindrical wire getting a laser supported material cladding, s, European Physical Journal AP, N°2001081, p. 121-127, 2002
19. Y. FU, L. Dongxiang, B. Martin, Li Junchang The finite Element modeling of laser remelting process, Laser in material processing and manufacturing SPIE Vol 4915, p. 341-345, 2002.
20. Y. FU, Li Junchang, L. Dongxiang, B. Martin Calculation of temperature field in thin plate in laser heat treatment using Finite element and semi-analytical methods, Applied laser, Vol 22 n°3, 2002.
21. Y. FU, A. Loredo, B. Martin, A.B. Vannes Laser and powder particles interaction during cladding, Journal of Material Processing Technology, n°128, p. 106-112, 2002.
22. Y. FU, B. Martin, A. Loredo Velocity distribution of powder particles in laser cladding, Chinese journal of lasers Vol b11 n°6, 2002.
23. Y. FU, B. MARTIN, A. Loredo, A.B. Vannes The finite element modelling of laser remelting process, Lasers in Material Processing and Manufacturing, Proceeding of SPIE, Vol. 4915, 2002, p. 341-345
24. MARTIN, A. LOREDO, M. PILLOZ, D. GREVEY Characterisation of cw Nd:YAG laser keyhole dynamics, Optics and Laser Technology, Vol 33/4, p. 201-207, 2001
25. S. IGNAT, P. Sallamand, A. Nichici, A.B. Vannes, D. Grevey, E. Cicalà MoSi2 laser cladding - a comparison between two experimental procedures: Mo¯Si online combination and direct use of MoSi2, Optics and Laser Technology, Volume 33, Issue 7, p. 461-469, 2001
26. TANG KWOR, S.Matteï, Emissivity Measurement for Nextel Velvet Coating between –35°C and 86°C,. High Temperatures High Pressures, Vol. 32, p. 551-556, 2001.
27. O. PERRET, M. BIZOUARD, Ph. NAUDY, G. PASCAL, D. NORE, Y. HORDE, Y. DELAISSE Characterization of the keyhole formed during pulsed Nd-YAG laser interaction with a Ti-6Al-4V metallic target, Journal of Applied Physics – Volume 90, number 1, p. 27-30, 2001.
28. J.M. JOUVARD, K. GIRARD, O. PERRET Keyhole formation and power deposition in Nd:YAG laser spot welding, Journal of Physics D: Applied Physics, Vol.34, number 18, p. 2894-2901, 2001,
29. A. HAN, G. PILLON, Etude expérimentale du coefficient de frottement acier / téflon-graphite en Usure Induite en Petits Débattements (UIP) - Non conventional technologies - review NR. 3/200 160-67, 2001.
30. G. LALLEMAND, A Loredo, B. Martin, P. Sallamand, A.B. Vannes , Influence of laser cladding on the surface hardnes of small diameter metallic wire substrates, , Materials Science and Engineering, A277, p 192-197, 2000
31. S. MATTEI, E. Tang Kwor A new Periodic Technique for Thermal Conductivity Measurement High Temperatures High Pressures, Vol. 32, p. 3-8, 2000.
32. J.C.LI, C. Langlade, A.B. Vannes, H. Andrzejewski, D. Grevey Thermal field evaluation during laser assisted treatment: case of work pieces of complex geometry, Laser engineering, Vol 10. p. 123-132, 2000
33. P. BERTRAND, I. SmuroV, D. Grevey Application of near infrared pyrometry for continuous Nd:YAG laser welding of stainless steel, Applied Surface Science, Volume 168, Issues 1-4, 15, p. 182-185, 2000
34. G. LALLEMAND, A. Loredo, B. Martin, P. Sallamand, A.B. Vannes Influence of laser cladding on the surface hardness of small-diameter metallic wire substrates, Materials science & engineering. A, Vol. 277, n° 1-2; p. 192-197, 2000.
35. K. GIRARD, J.M. JOUVARD, Ph. NAUDY Study of voluminal defects observed in laser spot welding of tantalum, Journal of Physics D: Applied Physics, Vol.33, p. 2815-2824, 2000,
36. L. FERARD, J.P. CHAMPION, J.M. JOUVARD, L.R. BROWN, A.S. PINE Intensities of Methane in the 3-5 mm Region Revisited, J.Mol. Spectrosc., Vol.201, p. 83-94, 2000
37. G. LALLEMAND, A. Loredo, B. Martin, P. Sallamand, A.B. Vannes Influence of laser cladding on the surface hardness of small-diameter metallic wire substrates. Materials science & engineering. A, Vol. 277, n° 1-2; p. 192-197, 2000
38. A. HAN, G.-P. PILLON, A. NICHICI, and al. Study and evaluation of fretting critical slip conditions by applying the design of experiments method. Wear, Volume 261, November 2006, Pages 1080-1086.
39. A. HAN, G.-P. PILLON, A. NICHICI, et al. Study of the polymer laser grooving process using a complete factorial experiment. Laser in enginnering, Vol 15, 2005. p. 215-231.
40. L. LAVISSE, J.M. JOUVARD, L. IMHOFF, and al. Pulsed laser growth and characterization of thin films on titanium substrates. Applied Surface Science, accepted 2007
41. L. LAVISSE, C. LANGLADE, P. BERGER et al. A thermo-kinetic study of titanium oxidation assisted by a Nd-YAG pulsed laser. Materials Science Forum, 2004, vol. 461, pp. 697-704.
42. L. LAVISSE, C. LANGLADE, J.-M. JOUVARD, et al. Oxidation of cp titanium assisted by an Nd:YAG pulsed laser: Importance of the laser-power density on the rate of oxygen absorbed by the substrate. Lasers in Engineering, 2003, vol. 13, n°2, pp.127-141
43. IGNAT S., SALLAMAND P., GREVEY D., et al. WE43 and ZE41 Magnesium Alloys Characterisation for Laser Applications. Applied Surface Science, 2004, vol.233 n°1-4, pp. 382-391.
44. IGNAT S. SALLAMAND P., GREVEY D. et al. Magnesium Alloys Laser (Nd:YAG) Cladding and Alloying with Side Injection of Aluminium Powder. Applied Surface Science, 2004, vol. 225, n°1-4, pp.124-134.
45. KUN M., GREVEY D., PERRET O. et al. The experiment verification of laser melt flow and temperature field simulation. Chinese Laser Journal, 2004, vol. 25, n°1, pp. 23-25.
46. HAN A., GUBENCU D., PILLON G.-P. A generalized structure based of systemic principles of the characteristic variables of material laser processing. Laser & optics technology, 2005, n°3076.
47. CICALA E., DUFFET G., ANDRZEJEWSKI H. et al. Hot cracking in Al–Mg–Si alloy laser welding – operating parameters and their effects. Materials Science and Engineering A, 2005. vol. 395 n°1-2, pp. 1-9.
48. MOURES F., CICALA E., SALLAMAND P. et al. Optimisation of refractory coatings realised with cored wire addition using a high-power diode laser. Surface and Coatings Technology, Volume 200, Issue 7, 21 December 2005, Pages 2283-2292
49. S. MATTEI : Article dans les Techniques de l’Ingénieur : Traité Génie Energétique : S. Matteï : Rayonnement thermique des matériaux opaques, BE 8 210 pp 1-24, 2005
50. A. HAN, G. PILLON, A. NICHICI, B. VANNES AND D. GREVEY Study and evaluation of fretting critical slip conditions by applying the design of experiments method, Wear, In Press, Corrected Proof, Available online 18 April 2006.
51. MATHIEU A., MATTEÏ S., A. DESCHAMPS A., MARTIN B., GREVEY D. Temperature Control in Laser Brazing of a Steel/Aluminium Assembly using Thermographic Measurements, NDT&E international 39, 272-276, 2006
52. A. MATHIEU, R. SHABADI, A. DESCHAMPS, M. SUERY, S. MATTEÏ, D. GREVEY, E. CICALA: Dissimilar material joining using laser (aluminium to steel using zinc-based filler wire) Optics & Laser Technology, Optics & Laser Technology, Volume 39, Issue 3, , Pages 652-661, April 2007
53. M. ILIE, J-C KNEIP, S. MATTEÏ, A. NICHICI, C. ROZE, T. GIRASOLE: Laser Beam Scattering Effects in non-absorbent inhomogenous Polymers : accepted for publication in the Journal of Optics and Lasers in Engineering, 2006
54. N. PIERRON, P. SALLAMAND, S. MATTEI, Study of magnesium and aluminum alloys absorption coefficient during Nd:YAG laser interaction Applied Surface Science, Volume 253, Issue 6, 15, Pages 3208-3214 January 2007
55. A. MATHIEU, S. PONTEVICI, J-C VIALA, E. CICALA, S. MATTEI, and D. GREVEY : Laser brazing of a steel/aluminium assembly with hot filler wire (88% Al, 12% Si), Materials Science and Engineering: A, Volumes 435-436, 5 November 2006, Pages 19-28
56. M. ILIE, J-C Kneip, S. Mattei, A. Nichici, C. Roze, T. Girasole. Through transmission laser welding of polymers – scattering effects in semi-transparent media. Accepté pour publication dans Infrared Physics and Engineering, 2007
57. N. PIERRON, P. Sallamand, J-M Jouvard, E. Cicala, S. Mattei, Determination of an empirical law of Aluminium and Magnesium alloys absorption during Nd: YAG laser interaction, Journal of Physics D: Applied Physics, 40 (2007), pages 2096-2101
Agenda Journée thématique SFT: Modélisation Thermique et Traitement des matériaux 24 janvier 2008 - Hall Laser IUT du Creusot
