2012 : Obtention de l’Habilitation à Diriger des Recherches (HDR)

 

Depuis 2006 : Maître de conférences à l’IUT de Chalon-sur-Saône.

 

2002 : Thèse de Doctorat en Génie des Procédés à l’école Centrale de Lyon.

 

1996-2006 : Professeur Agrégé au département SGM IUT Chalon-sur-Saône.

 

1996 : DEA matières et rayonnement à l’Université de Bourgogne.

 

1995 : Obtention de l’agrégation interne de sciences physiques.

1992-1996 : Professeur Certifié au département MP de l’IUT du Creusot.

 

1990-1992 : Professeur Certifié en poste gagé au GRETA de Chalon-sur-Saône

 

1987 : Obtention du Capes de sciences Physiques

 

 

 

Thème principal de recherche

Etude des interactions entre laser et matière en milieux réactifs : fonctionnalisation de surface.

 

 

Mots clés

Traitement laser – plasma – titane – caractérisation – fonctionnalisation de surface – coloration – tribologie

 

 

• Les activités de recherche de Luc Lavisse

Mes travaux de recherches portent sur la formation de surfaces fonctionnelles à l’aide de sources lasers. Je m’intéresse aux traitements de surface conduite à l’aide des sources lasers déclenchées afin de créer des surfaces présentant des propriétés particulières, comme une coloration jaune d’or ou une tenue renforcée en frottements.

 

Ces sources lasers de puissance nominale généralement inférieure à la centaine de watt induisent entre autre une vaporisation locale du matériau irradié qui se traduit par la présence d’une plume (vapeurs métalliques fortement ionisée et microgouttelettes).

 

Ma contribution à ce travail de recherche s’organise selon deux axes d’études :

 

L’étude de l’interaction laser – matière pour des durées d’impulsion entre la nanoseconde à la microseconde, notamment à travers la caractérisation expérimentale et la modélisation de la dynamique de formation et d’expansion de cette plume et l’action de celle-ci sur la surface du métal liquide (avec J.M. JOUVARD au Creusot).

 

Fonctionnalisation des surfaces obtenues notamment tribologique (avec G.PILLON) et en coloration.

 

Le but étant la création de surfaces dont les propriétés tribologiques et/ ou la coloration seraient contrôlées à partir des conditions du traitement laser (paramètres de la source, environnement et matériau)

 

 

Les études antérieures ont permis de créer des couches d’oxynitrures de titane en vue d’étendre l’utilisation de son alliage TA6V4 aux pièces mécaniques soumises à des frottements. Une des voies les plus simples tant techniquement qu’économiquement consiste à insérer différents éléments légers comme l’oxygène et l’azote (voire le carbone) directement dans l’air en traitant la surface à l’aide d’un faisceau laser. Ainsi de nouvelles couches d’oxynitrures de titane ont été obtenues.

 

L’identification des paramètres lasers et les propriétés thermo – physiques du matériau qui conditionnent le couplage laser – substrat au cours des traitements ont permis de mettre en évidence les rôles :

 

– de la plume plasma formée lors de l’irradiation du matériau car elle active plus ou moins les éléments présents dans l’atmosphère environnant comme l’azote de l’air par exemple

– de la présence et de l’épaisseur d’une couche de liquide qui va promouvoir l’insertion des espèces activées par le plasma.

– de la nature et de la composition de l’atmosphère notamment la coexistence azote – oxygène sur la fissuration de surface

 

Des analyses de surface ont été nécessaires, elles s’effectuent à l’Université de Bourgogne :

– Sur le site de Chalon sur Saône en DRX et en MEB
– A Dijon, pour l’EDX couplé au MEB, le GIXRD, le SIMS et le Raman

 

En dehors de l’Université de Bourgogne :

– A Metz pour l’EBSD et l’analyse de contrainte (LETAM de l’ENIM)
– En collaboration avec le LPS à Saclay pour les analyses nucléaires (NRA, PIXE, voire RBS)

 

Il ressort de toutes ces analyses que la fluence par impulsion et le nombre d’impact par point sont les deux variables physiques pertinentes permettant de comprendre et d’étudier ce type de traitements.

 

Des caractérisations de l’état de surface (microscope optique confocale 3D Alicona au Creusot), des colorations (par spectrocolimétrie) et également de la tenue en fretting (dans les conditions d’utilisation de ces matériaux en aéronautique à Chalon à l’aide d’un tribomètre développé par G. PILLON) sont conduites de façon complémentaires aux analyses précédentes.

 

 

Au sein du premier axe d’étude, deux actions sont actuellement conduites :

Depuis octobre 2007, nous travaillons, dans le cadre de la thèse de M.Cirisan [T.5], sur la caractérisation et la modélisation de la plume induite par un faisceau laser Nd:YAG de forte puissance.

 

L’objectif de ce travail est la caractérisation expérimentale et la modélisation de la dynamique de formation et d’expansion de cette plume et l’action de celle-ci sur la surface de métal liquide. L’étude se décompose en deux grandes parties:

 

– Caractérisation de la plume formée durant l’irradiation: composition, gradient de température et pression, évolution spatiale et temporelle, … La variation de la durée d’interaction engendre des phénomènes physiques différents ce qui permet de contrôler la réactivité des surfaces traitées. Pour ceci nous utilisons trois sources lasers Nd:YAG Q-switch, dont les durées des impulsions varient entre la nanoseconde jusqu’à la microseconde. Nous effectuons une succession d’impacts laser afin de constituer des lignes parallèles. La fréquence de tir, la vitesse de déplacement du faisceau et l’interligne induisent un recouvrement important des impacts. L’observation de la plume s’effectue à l’aide SEA – LIBS couplée à une source laser impulsionnel, moyen d’exploitation des spectres (Localisation : équipe CP DIJON)

 

– Modélisation de la dynamique de formation et d’expansion du plasma (ou des vapeurs) constituant la plume à l’aide d’un logiciel spécifique COMSOL afin de relier ces observations aux phénomènes physiques mis en jeu dans la plume plasma.

 

Ce travail de compréhension et de modélisation de la dynamique du plasma laser est complété dans le cadre du post doc la région uB d’I. Shypuk débuté en Octobre 2007. Il porte sur la formation de nanoparticules lors de ces traitements laser déclenché. En faisant varier les paramètres lasers d’une source déclenchée (fréquence et puissance de pompage essentiellement) on a pu mettre en évidence une plage optimale pour synthétiser des nanoparticules de dioxyde de titane (entre 10 et 30 nm).

 

– Leur taille détermine leurs structures
– Si le diamètre est inférieur à 30 nm on obtient de l’anatase sinon au-delà de 50 nm du rutile.

Un travail avec l’équipe SIOM département NANO de l’ICB (S. BOURGEOIS et C.M. MARCO DE LUCAS) est entrepris. Et une collaboration avec l’équipe de F. BOZON – VERDURAZ du Laboratoire ITODYS de l’Université Paris 7 (Jussieu) s’est mise en place pour la quantification en DRX et le MET haute résolution (HR – TEM).

 

 

Dans le cadre de co-encadrement des stage et des mémoires d’ingénieurs CNAM au centre de Chalon sur Saône (Génie Analytique) :

– AREVA, ONCODESIGN, Kodak, CEA de Valduc
– ICB de L’Université de Bourgogne

 

 

Soudage d’un acier inox – cuivre par faisceaux laser et d’électrons

En collaboration avec le CERN à Genève (stage DUT SGM Juin 2004, L. HENRY et projet LP Laser Avril 2005, Y. COMBES) prolongé par une thèse MEN dans l’équipe LTm

 

Membre du club Traitement de surface – EDF
Co-organisateur de la Journée emballage à l’IUT de Chalon Sur Saône 4 décembre 2007
– REXAM, ALPHAFORM, INTERTEK ANALYSES, MASSILLY France, SIPA, THIMONNIER

 

 

Codirection actuellement d’une thèse MEN (M.Cirisan) à l’université de Bourgogne, directeur J.M. Jouvard : « Caractérisation et modélisation du plasma induit par un faisceau laser Nd:YAG de forte puissance – Application à l’étude du soudage et des traitements de surface »

 

Codirection actuellement d’un post doc région (Y. Shypuk) à l’université de Bourgogne, directeur J.M. Jouvard « L’étude de l’oxydation du titane sous l’action d’un faisceau laser Nd:YAG impulsionnel: mécanismes de formation et de dépôt d’agrégats »

 

 

M.C. Sahour MCF invité de l’Université de Guelma Département de Physique, BP 401, Algérie
« Utilisation d’une source laser Nd : YAG déclenchée de courte durée d’impulsion. Réalisation et caractérisation de couches d’oxynitrures de titane »

 

 

2006 : co-direction du stage de MASTER de J. Kortheneuer (Université de Mayence – Allemagne) ERASMUS

2004 : co-encadrement du stage de Recherche de 2ème année d’école d’Ingénieurs ISTIL de A. Charles