1. Improving the high temperature oxidation resistance of pure titanium by shot-peening treatments
- Author
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Tony Montesin, Nicolas Geoffroy, Virgil Optasanu, Manuel François, Pascal Berger, L. Lavisse, Olivier Heintz, M.C. Marco de Lucas, A. Kanjer, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne [Dijon] (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée (LASMIS), Institut Charles Delaunay (ICD), Université de Technologie de Troyes (UTT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Troyes (UTT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etudes des Eléments Légers (LEEL - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université de Bourgogne (UB)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ( LICB ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides ( LRRS ), Laboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée ( LASMIS ), Institut Charles Delaunay ( ICD ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Technologie de Troyes ( UTT ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Technologie de Troyes ( UTT ), Laboratoire d'Etudes des Eléments Légers ( LEEL - UMR 3685 ), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) ( NIMBE UMR 3685 ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut Rayonnement Matière de Saclay ( IRAMIS ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut Rayonnement Matière de Saclay ( IRAMIS ), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay
- Subjects
Thermogravimetric analysis ,Materials science ,Oxide ,chemistry.chemical_element ,02 engineering and technology ,Nitride ,Shot peening ,01 natural sciences ,chemistry.chemical_compound ,X-ray photoelectron spectroscopy ,Tungsten carbide ,0103 physical sciences ,Materials Chemistry ,010302 applied physics ,Zirconium ,Metallurgy ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,Surfaces and Interfaces ,General Chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Condensed Matter Physics ,Surfaces, Coatings and Films ,chemistry ,13. Climate action ,[ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry ,0210 nano-technology ,Titanium - Abstract
International audience; Shot-peening (SP) treatments have shown their capacity to improve the oxidation resistance of titanium and zirconium thanks to the large compressive stresses and the surface hardening induced by this mechanical process. However, shot-peening treatments can produce a surface chemical deposit, which can modify the high temperature oxidation resistance. Here, we study pure titanium samples shot-peened with different type of balls: tungsten carbide, alumina or glass. The oxidation behavior was studied at 700 °C in dry air by thermo gravimetric analysis for short isotherm oxidation periods up to 100 h. Also, long oxidation tests (3000 h) at 700 °C were performed with an intermittent monitoring of the samples mass. The oxidized samples were characterized by XRD, SEM/EDS, XPS and nuclear reaction analysis. After 100 h of oxidation the alumina ball shot-peening treatment produced the most resistant samples. The smallest α-case area was found for the samples that received the most energetic mechanical treatment. The formation of a continuous nitride layer observed underneath the oxide layer can explain the oxidation resistance improvement. Shot-peening treatments with alumina balls produce an alumina deposit on the samples surface that participates to reduce the oxidation. The chemical and structural surface modifications brought by the mechanical treatment participate to the oxidation resistance improvement. For long oxidation periods (3000 h), the shot-peening with WC balls followed by a stripping with glass balls was the only treatment that showed an oxidation resistance improvement.
- Published
- 2018
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