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Table des matières
MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE - MICROSCOPIE OPTIQUE - PROFILOMÉTRIE - MICRODURETÉ - SPECTROSCOPIE À ÉMISSION OPTIQUE
Pour effectuer des analyses métallurgiques pointues, les entreprises peuvent compter sur l'expertise du Conseil national de recherches du Canada. En appui à tous ses projets de R-D, le Centre des technologies de l'aluminium du CNRC et ses partenaires affiliés sont supportés par des équipements de caractérisation physico-chimique fiables et de haut niveau.
Figure 1. Laboratoire de microscopie électronique.
Au service de la recherche
Pour les spécialistes de la caractérisation du CTA-CNRC, les équipements ultraperformants qui les entourent ne recèlent plus aucun secret. Microscopes et autres appareils sont utilisés au maximum de leurs capacités pour faire avancer de nombreux projets de recherche. Le laboratoire de caractérisation est un outil indispensable pour l'équipe multidisciplinaire du CTA-CNRC, prête à relever les défis qu'implique l'innovation.
En plus de son laboratoire de préparation métallographique, le CTA-CNRC compte un parc de six microscopes optiques associés à des systèmes d'analyse d'images, un microscope électronique à balayage à effet de champ, un profilomètre à lumière chromatique, des appareils de dureté Brinell et Vickers/Knoops assistés par ordinateur et un spectromètre à émission optique permettant l'analyse de la composition chimique des alliages d'aluminium et de magnésium.
Pourquoi faire la caractérisation?
La caractérisation est une étape importante et profitable dans la réalisation d'une recherche avancée. Les chercheurs ont le souci de bien comprendre les réactions des matériaux selon les tests qu'ils réalisent. Ils procèdent donc à des analyses détaillées grâce aux équipements sophistiqués et surtout au savoir-faire des spécialistes du laboratoire de caractérisation. Les analyses qui y sont effectuées favorisent une compréhension fondamentale des divers phénomènes métallurgiques puisque les paramètres de procédés permettent de valider les notions théoriques.
Figure 2. Alliage d'aluminium pur / structure de grains / attaque électrolytique.
Microscope électronique à balayage (MEB)
Le microscope électronique à effet de champ est un outil à ultra-haute résolution des plus performants et polyvalents. Il permet d'effectuer des analyses de surface, de microstructure, de composition chimique et d'orientation cristallographique (EBSD) de composantes dont l'échelle varie du millimètre au nanomètre. Il est très utilisé pour l'étude de ruptures, de revêtements de surface ainsi que pour l'analyse de phases intermétalliques, d'inclusions et de précipités. Le MEB possède aussi un logiciel de reconstruction 3D permettant d'effectuer des mesures de rugosité (Ra).
Caractéristiques :
- Microscope haute résolution : 1,3 nm à 20 kV;
- Grossissement : 20 à 800 000 x;
- Imagerie: détecteurs supérieurs et inférieurs, détecteur d'électrons rétrodiffusé (BSE), détecteur de diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD);
- Analytique: système interactif Oxford Inca 300 EDS, Oxford IncaWave 700 WDS, systèmes EBSD HKL 5 canaux.
Figure 3. Structure dendritique 100 x, 650 x et 13 000 x.
Microscopie optique
La microscopie optique permet de caractériser la microstructure des métaux et de quantifier les phases intermétalliques, les porosités et les inclusions propres à un alliage. Tous nos microscopes optiques sont couplés à des systèmes d'analyse d'images de haut niveau permettant d'effectuer simultanément la collecte (cartographie de plus de 8000 photos) et la mesure quantitative de nombreux paramètres (morphologie, distribution, facteurs géométriques et autres).
Caractéristiques :
- grossissement allant de 25 à 1000 x;
- résolution 0,5 ?m;
- platine motorisée avec déplacement 100 x 100 mm en xy;
- champ clair, champ sombre, contraste d'interférence différentiel et polarisation.
Figure 4. Microscopie optique : A- échantillon tel que poli (1 po x 1po); B- aspect de la microstructure à 200 x; C- collecte automatisée de 6000 images à 200x; D- représentation 2D de la distribution des phases; E- résultats quantitatifs de 6000 mesures.
Profilométre confocal à champ étendu
Les analyses de topographie de surface haute résolution, largement utilisées dans les applications automobiles, aéronautiques et architecturales, sont assurées par une technologie confocale à champ étendu utilisant le codage chromatique de la lumière blanche. Cette technologie permet l'examen d'échantillons opaques et transparents et offre une excellente combinaison des caractéristiques telles que résolution, déplacement latéral, temps d'acquisition.
Caractéristiques :
- taille des échantillons : de quelques mm à 100 mm;
- angle maximal measurable : 87 degrés;
- résolution latérale : 1,5 ?m à 15 ?m;
- résolution Z : 2 nm.
Figure 5. Vue 3D résultant d'une analyse de topographie de surface sur une pièce de monnaie à l'aide du profilomètre.
Dureté Brinell
Pour la majorité des métaux, la mesure de la dureté fournit des renseignements significatifs sur les propriétés mécaniques. La dureté Brinell mesure les propriétés de surface de plusieurs types d'échantillons (tranche de lingot, tôle, cylindre, tube). La lecture des empreintes est assistée par ordinateur (technologie B.O.S.S.) réduisant significativement les risques d'erreur.
Caractéristiques :
- plage de charge : 62,5 à 3000 kg;
- billes de mesure : de 2,5 à 10 mm;
- hauteur verticale disponible : 9 po.
Microdureté Vickers/Knoops
La mesure de microdureté est largement utilisée dans la caractérisation des paramètres physiques de microstructure (phases intermétalliques, matrice, structure de grains, zone affectée thermiquement, effet matriciel). L'appareil est entièrement automatisé et permet la programmation de patrons de mesure complexes. Ainsi, des centaines d'empreintes couvrant de larges portions d'échantillons sont exécutées, lues et discriminées en mode automatique.
Caractéristiques :
- platine motorisée haute précision 100 x 100 mm;
- lentille haute résolution;
- échantillon allant de 25 mm à 70 mm;
- empreintes et lecture des mesures automatisées (jusqu'à 5000 mesures en mode automatique).
Figure 6. Analyse de dureté d'une soudure : A- échantillon tel que poli; B- collecte automatisée de 775 empreintes; C- représentation 2D de la dureté; D- résulats quantitatifs des 775 empreintes.
Spectromètre à émission optique
Le contrôle de la composition chimique des alliages est essentiel pour plusieurs procédés métallurgiques, en particulier pour les activités de fonderie afin de valider la composition du métal liquide prêt à être moulé. La technologie standard reconnue pour les métaux est celle de la spectrométrie à émission optique (SEO). Le CTA-CNRC possède un SEO de modèle ARL 4460 et utilise un logiciel et des procédures reconnus permettant d'effectuer des analyses de précision similaires à celles des alumineries. Cet appareil permet la détection simultanée de 38 éléments majeurs et traces pour les alliages d'aluminium et de magnésium.
Figure 7. Spectromètre à émission optique.
Collaborez avec le CTA-CNRC
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Pour s'assurer un avantage technologique concurrentiel, les PME et les grandes entreprises gagnent à découvrir le Centre des technologies de l'aluminium du CNRC et à bénéficier de ses services de caractérisation. Son expertise et ses équipements font du CTA-CNRC un partenaire de choix pour vos projets industriels. Notre laboratoire des plus modernes comprenant des instruments d'analyse métallurgique et physique d'avant-garde est accessible. Communiquez avec nous pour savoir de quelle manière nous pouvons vous aider dans vos projets de recherche. |
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Hélène Grégoire |
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Alain Simard, ing., M.Sc. |
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