Analyse micromécanique de l’adhésion charge/matrice par le test de rayage

Nous nous intéressons dans cette partie aux résultats expérimentaux relevés suite à la réalisation des tests de rayage à charge progressive. Les paramètres des tests ont déjà été définis au second chapitre (section 3.2). À travers ces essais, plusieurs grandeurs peuvent être définies et investiguées à savoir la force tangentielle, les profondeurs de pénétration et résiduelle ainsi que l’émission acoustique.augmentant d’une manière linéaire la force de contact jusqu’à atteindre une force normale maximale égale à 30 N. De ce fait, et même s’il est difficile d’exprimer l’adhésion d’une manière quantitative, la détermination de la charge critique pourra constituer un indice intéressant pour en approcher l’influence. La valeur de la force correspondant à l’apparition d’un endommagement spécifique représente la charge critique (Roy, 2008; Bucaille et al., 2001; Bardon et al., 2005) . La figure 4.13 présente une évolution typique au cours de nos tests de rayage des profondeurs de pénétration et résiduelle, ainsi que celle de la force de frottement entre la pointe de l’indenteur et un échantillon composite en PC/MoS2. Pour un effort normal suffisamment fort appliqué à l’échantillon (charge critique), ce dernier se fracture. Le moment de son endommagement pourra être repéré par l’apparition d’une fluctuation dans les courbes et d’une augmentation rapide de la charge de frottement et des profondeurs de pénétration et résiduelle.Les points critiques ont été relevés pour les polymères et les composites élaborés avec les deux méthodologies différentes d’élaboration. Les résultats seront présentés dans les paragraphes suivants et comparés au cas du polymère à l’état brut. Toutes les données proviennent d’une mesure directe suite à l’établissement d’une force normale appliquée à l’échantillon. Néanmoins, ces tests n’ont pas été accompagnés par des observations au microscope optique. En effet, les traces obtenues ne sont pas visibles par microscopie optique.

Cas des composites en PC : Comparaison entre les deux méthodologies d’élaboration

La figure 4.14 représente la variation des résultats de la charge critique des composites en PC/poudre de lubrifiant, élaborés moyennant les deux procédés : l’injection directe (M1) et le traitement des poudres suivi d’un mélangeage avec le polymère et d’une phase de micro- injection (M2). L’état de référence étant le PC élaboré par injection directe, nous remarquons une régression des valeurs de la charge critique des différents composites en les comparants au PC brut. Les valeurs minimales de la charge critique sont obtenues pour les composites en PC/Gr élaborés par injection directe. Le graphite non traité semble se détacher significativement de la matrice en PC. Par ailleurs, le traitement de la poudre de graphite semble faire mieux adhérer les particules de lubrifiant solide à la matrice polymérique. Les charges critiques des composites à 4% et à 10% en masse de poudre de graphite traitée ont clairement augmenté. La charge critique initiale du PC étant de 26,16 N, elle diminue fortement à 10% en masse de graphite non traité et devient égale à 6,05 N. Cependant, elle augmente de nouveau pour atteindre une valeur de la charge critique égale à 15,43 N avec le second procédé M2. Ces mêmes constatations s’appliquent au cas des composites en PC/MoS2 injectés directement et ceux élaborés par traitement des poudres. Une fraction massique de 10% en MoS2 donne une charge critique de 14,82 N par le procédé M1 et une charge critique de 19,05 N par le procédé M2. De plus, il est clair que les particules de MoS2que les charges critiques des composites avec du MoS2 sont supérieures à celles obtenues avec les particules de graphite et ce pour chacune des méthodologies d’élaboration considérées. En effet, nous remarquons clairement la différence significative obtenue en terme de charges critiques sans et avec un traitement de poudre accompagné d’une phase de mélangeage. Nous constatons aussi que les composites qui donnent la meilleure réponse à la rayure sont ceux élaborés avec la seconde méthodologie en incorporant des particules de MoS2.