Métallurgie Physique et Génie des Matériaux
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Documents
- Thermodynamique et défauts ponctuels (ADPI)
UMET - Métallurgie Physique et Génie des Matériaux
Responsable d'équipe: Ludovic THUINET, Ingrid PRORIOL SERREMembres
L'équipe traite des thèmes propres à la métallurgie physique, à la métallurgie mécanique et à la métallurgie numérique.
L’équipe élabore et caractérise des microstructures afin de comprendre leurs mécanismes de formation et d’évolution : pendant et après élaboration, en environnement agressif, sous déformation mécanique.
Elle étudie les propriétés mécaniques (monotone, cyclique) des alliages métalliques, notamment en environnement (métal liquide en particulier).
Elle fait le lien entre microstructures et propriétés d’usage.
Elle développe et met en œuvre des méthodes numériques pour expliquer et prédire les microstructures observées, en utilisant à la fois des approches atomiques et continues.
Les outils et les savoir-faire utilisés et/ou développés au laboratoire sont :
- en élaboration : mécano‐synthèse, métallurgie des poudres, fusion par chauffage inductif,
- en caractérisation : essais de traction et de fatigue oligo‐cyclique sous environnement (notamment métal liquide), micro‐indentation instrumentée, spectroscopie Mössbauer, microscopie électronique (MEB, MET), diffractions électroniques (précession, EBSD, TKD, ASTAR), microscopie à force atomique,
- en simulation : calculs ab initio, potentiels empiriques, hamiltoniens d’amas, dynamique moléculaire, dynamique d’amas, Monte Carlo, méthodes de champ moyen (CVM), Monte Carlo cinétique, champ de phase.
Les axes de recherche de l‘équipe sont centrés autour de 3 thématiques principales :
Compréhension des mécanismes d’endommagement >
Energie de liaison de solutés avec une boucle <111> contenant 37 auto-interstitiels dans le Fe α : calculs de DFT (théorie de la fonctionnelle de la densité). C. Domain, C. Becquart, Journal of Nuclear Materials 499, 582-594 (2018), [doi: 10.1016/j.jnucmat.2017.10.070]
Les objectifs scientifiques développés dans cette thématique sont de comprendre les mécanismes d’endommagement des matériaux métalliques.
L’endommagement par fatigue des alliages métalliques est un axe de recherche initié lors de la création du laboratoire et qui en a permis le développement et la reconnaissance.
Une activité importante dans cette thématique est menée dans le cadre des matériaux de structure du nucléaire. L’origine de l’endommagement étant radiative, mécanique et corrosive, il est nécessaire de mettre au point des dispositifs expérimentaux originaux et de développer des outils numériques de simulation. Cette activité se développe à travers notamment deux axes de recherche : la fragilisation par les métaux liquides et les simulations de microstructures sous irradiation.
La galvanisation, thème également historique du laboratoire, se décline du point de vue de l’étude de la dégradation de matériaux métalliques lors de leur immersion dans des alliages liquides tel le zinc liquide et l’aluminium liquide.
Conception de matériaux métalliques haute performance >
Les objectifs scientifiques développés dans cette thématique sont de concevoir, d’élaborer, de caractériser et de tester des matériaux ou des revêtements présentant de hautes performances que ce soit du point de vue du comportement mécanique, du transfert thermique ou encore de la résistance à un environnement agressif.
Cette thématique se décline suivant 3 axes:
- Composites à matrice métallique
- Assemblages et traitements de surface
- Métallurgie avancée d’alliages hors ou à l’équilibre
Développements méthodologiques en métallurgie >
Une part importante des activités de l’équipe MPGM consiste à développer de nouvelles méthodes expérimentales et numériques pour étudier les transformations de phases et l’évolution des microstructures, phénomènes observés dans les thématiques Compréhension des mécanismes d’endommagement et Conception de matériaux métalliques à haute performance.
- Développement de méthodes numériques à l’échelle atomique permettant d’évaluer les contributions énergétiques accompagnant l’apparition d’une nouvelle phase ou d’un défaut microstructural dans une matrice métallique. Ces différentes grandeurs peuvent être utilisées comme données d’entrée pour des modèles mésoscopiques de type Monte Carlo cinétique objet ou champ de phase. Des développements méthodologiques sont régulièrement apportés à ces approches afin d’y intégrer de nouveaux phénomènes.
- Emploi et optimisation, au sein de la fédération Chevreul, des techniques de diffraction électronique à différentes échelles (microscopique MET (ASTAR) & MEB (TKD), MEB-EBSD). Développement de méthodes basées sur le post-traitement des données EBSD permettant d’identifier et de quantifier les champs de déformation (élastique et plastique) via une mesure précise des désorientations locales.