Équipe Plasticité, Anisotropie, Comportement Thermomécanique des Matériaux (PACTM)
Les recherches entreprises concernent principalement la mise en forme des alliages métalliques, qui met en œuvre des traitements thermomécaniques complexes associant grandes déformations et traitements thermiques. L’objectif à long terme est un meilleur contrôle des propriétés d’emploi des matériaux.
Ceci nécessite donc :
- l’étude et la modélisation de mécanismes élémentaires du comportement (déformation, recristallisation, transformation de phases, etc.) en fonction de l’anisotropie des matériaux et des paramètres des procédés
- le développement et la mise en œuvre de modèles d’homogénéisation et
- la simulation numérique de procédés complexes de mise en forme incluant des lois de comportement mécanique « avancées ».
Ces recherches s’appuient sur un savoir-faire expérimental (essais mécaniques en grandes déformations, essais in situ en microscopie (MEB et AFM), diffraction haute résolution, élaboration de matériaux modèles …) et numérique (modèles d’homogénéisation, codes maison EF, modèles d’évolution microstructurale, dynamique des dislocations, …) de premier plan. A côté des recherches « classiques » sur les liens microstructures – propriétés d’emploi dans les métaux et alliages, des recherches ont été initiées plus récemment sur les composites à matrice métallique ou sur les métaux revêtus de couches d’oxydes. Par ailleurs, le groupe s’intéresse au couplage plasticité – effets d’environnement (fragilisation par l’hydrogène, fortes pressions), et donc à l’étude de la durabilité des matériaux.
Équipe Hautes pressions – Hautes températures (HPHT)
Les activités concernant la métallurgie au sein de l’équipe HP-HT relèvent des opérations de recherche suivantes :
- Elaboration et transformations structurales sous conditions extrêmes
- Synthèse de matériaux pulvérulents par procédés sous conditions extrêmes, notamment en température, en utilisant des réactions de chimie du solide violemment exothermiques (Self-propagating High-temperature Synthesis), éventuellement réalisées par mécanosynthèse ou après activation mécanique (broyage planétaire).
- Synthèse de céramiques, d’intermétalliques ou de métaux poreux ou pulvérulents, dans une large gamme de granulométrie (20nm à 100µm)
- Métallurgie des Poudres, Microstructures, Propriétés, Usinabilité , dont les thématiques de recherche sont :
- Elaboration, transformation, mise en forme de matériaux massifs par métallurgie des poudres (procédés HIP, SPS, CIP, ou leur combinaison (HIP+SPS, CIP+SPS), voire extrusion hydrostatique différentielle) avec pour objectif l’obtention de microstructures multi-structurés (gradient de grains associé ou non à la multiplicité de phases cristallines) et de nano-composites à matrice métalliques.
- Déformation plastique en régime dynamique intermédiaire (DPD) pour l’obtention de matériaux UFG.
Eude des mécanismes élémentaires de plasticité et d’endommagement des matériaux ainsi élaborés.
Matériel relevant de la métallurgie : plateforme Hautes Pressions Fluides (compactage isostatique à chaud HIP, compactage isostatique à froid CIP, extrusion hydrostatique différentielle (unique équipement existant en Europe), compression uniaxiale confinée hydrostatiquement) ; accès à la plateforme SPS de Thiais ; microscopie électronique à balayage, microscopie électronique à transmission ; diffraction des rayons X (Co, Cu, anode tournante Co) ; broyeur planétaire avec capteur P et T en cours de broyage (bols et billes de broyage en acier, CW, ou Si3N4) ; banc SHS avec thermographie infrarouge.
Équipe Physique des couches minces et nanostructures (FINANO) – Opération de recherche Elastoplasticité de films minces et ondes acoustiques de surface
Les activités de cette opération de recherche sont centrées sur les propriétés mécaniques de films minces et plus récemment sur l’élaboration de films minces d’alliages de verres métalliques et de nitrures. Elle a pour objectif de développer des outils expérimentaux et numériques complémentaires pour aboutir à une meilleure compréhension des propriétés mécaniques de films minces (métaux purs, alliages, nanocomposites…) déposés généralement par des méthodes PVD sur substrats rigides (silicium, verres et substrats métallurgiques) ou souples (polymères). Au cours de ces dernières années, nos efforts se sont concentrés sur le développement de compétences additionnelles à la spectroscopie Brillouin, telles que la méthode de diffraction des rayons X et essais de traction in situ pour l’étude des déformations de films minces, la nanoindentation, ou bien les méthodes numériques à 2 échelles distinctes : calculs ab initio pour la détermination des constantes élastiques des monocristaux et méthodes d’homogénéisation pour l’estimation de constantes élastiques effectives ou de champs de déformation dans des films polycristallins. Deux nouvelles techniques (lasers ultrasons at acoustique picoseconde) seront opérationnelles en 2015. Nos efforts se sont aussi portés sur l’étude expérimentale des couplages magnéto-élastiques que l’on rencontre dans certains alliages magnétiques à base de Fe, Ni ou Co. Après avoir validé ces méthodes expérimentales et numériques pour des systèmes en majorité « modèles », nous nous orientons vers l’étude de matériaux plus industriels.
MP4
L’équipe MP4 du LSPM dispose d’une expertise en procédés plasma de modification de surface et de dépôt, en particulier par méthode Spray Plasma et par magnétron PVD.
Voir le site Internet : Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux Paris-Nord (LSPM)