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Effect of laser shock peening on the high temperature oxidation resistance of titanium

Authors :
Olivier Heintz
Virgil Optasanu
M.C. Marco de Lucas
Pascal Berger
A. Kanjer
L. Lavisse
Nicolas Geoffroy
Patrice Peyre
Cyril Gorny
Frédéric Herbst
Tony Montesin
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)
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-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 Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM)
Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)
Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ( LICB )
Université de Bourgogne ( UB ) -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 )
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 )
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
Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [Paris] ( PIMM )
Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] ( CNAM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (LICB)
Université de Bourgogne (UB)-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-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)
Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)
Source :
Surface and Coatings Technology, Surface and Coatings Technology, 2017, 326, pp.146-155. ⟨10.1016/j.surfcoat.2017.07.042⟩, Surface and Coatings Technology, Elsevier, 2017, 326, pp.146-155. 〈http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897217307326〉. 〈10.1016/j.surfcoat.2017.07.042〉, Surface and Coatings Technology, Elsevier, 2017, 326, pp.146-155. ⟨10.1016/j.surfcoat.2017.07.042⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; The effect of laser shock peening on the high temperature oxidation resistance of commercial pure titanium at high temperature (700 °C) was studied in long-time (3000 h) exposure under dry air. A reduction of the gain mass by a factor 4 was found for laser-shock peened (LSP) samples compared to untreated titanium, which supports the interest of laser-shock treatment for the improvement of high temperature resistance. Short-durations (10 h and 100 h) oxidation experiments, devoted to investigate the influence of the LSP treatment on the first stages of the oxidation process, were also carried out by TGA. Several techniques as scanning electron microsco-py, hardness and roughness measurements, X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectrometry, micro-Raman spectroscopy, nuclear reaction analysis and electron backscattered diffraction were used to characterize the sample after laser treatment and oxidations. The formation of a continuous nitrogen-rich layer between the oxide layer and the α-case area in LSP samples appears to be the key factor to explain the reduction of oxygen diffusion, and thus the improvement of the oxidation resistance of laser shocked titanium. Moreover, the grain-texture of LSP samples after oxidation can also explain the improvement of the high temperature oxidation resistance after long times exposures.

Details

Language :
English
ISSN :
02578972 and 18793347
Database :
OpenAIRE
Journal :
Surface and Coatings Technology, Surface and Coatings Technology, 2017, 326, pp.146-155. ⟨10.1016/j.surfcoat.2017.07.042⟩, Surface and Coatings Technology, Elsevier, 2017, 326, pp.146-155. 〈http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897217307326〉. 〈10.1016/j.surfcoat.2017.07.042〉, Surface and Coatings Technology, Elsevier, 2017, 326, pp.146-155. ⟨10.1016/j.surfcoat.2017.07.042⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ed275af3e89309d95b84832740b20522