Conception d’Alliages et Microstructures

Mots-clés

  • Alliages à composition complexe
  • Conception de matériaux
  • Défauts
  • Diagrammes de phases
  • Élaboration
  • Mécanique
  • Microstructures
  • Phénomènes de transport
  • Précipitation

Responsable(s)

Membres

Non-permanents

Activités scientifiques

Le groupe CAM réalise des études multi-échelles approfondies de nouveaux matériaux pour des applications structurales et fonctionnelles, principalement dans les domaines des transports, de l’énergie et du développement durable. Les composés étudiés diffèrent du point de vue de leur structure (alliages métalliques dilués, alliages concentrés complexes ou HEAs, intermétalliques), des défauts qu’ils comportent (dislocations, interfaces, précipités, non-stœchiométrie) ou de leur origine (composés préparés à l’Institut, alliages industriels, objets issus du recyclage des métaux, objets du patrimoine).
Les approches de conception sont au cœur des activités du groupe et sont menées grâce à un couplage fort entre modélisation (approche Calphad, DFT, structure électronique, apprentissage automatisé…) et expérimentation. Elles visent à créer des microstructures originales qui sont ensuite réalisées, contrôlées et optimisées grâce aux moyens de la plateforme d’élaboration métallurgique de l’Institut. Les propriétés finales – qu’elles soient chimiques, physiques ou mécaniques – de ces nouveaux matériaux sont également mesurées et étudiées.
Le principal objectif est de comprendre et de modéliser les mécanismes microstructuraux mis en jeu lorsque ces matériaux sont soumis à tout type de sollicitation, et ce, par une caractérisation approfondie du point de vue structural et analytique, jusqu’à l’échelle atomique.

Les principales thématiques au sein du groupe sont (liste non exhaustive) :

  • Design d’alliages métalliques complexes : alliages multi-composants et à haute entropie de configuration (HEAs), alliages architecturés
  • Détermination et modélisation de diagrammes de phases
  • Intermétalliques
  • Déformation et mécanismes associés à la plasticité des matériaux métalliques
  • Mécanismes de corrosion de matériaux métalliques, pour des applications industrielles comme issus du patrimoine
  • Influence de la mise en forme (fusion, traitements thermomécaniques, frittage SPS) sur les propriétés
  • Recyclage par voie solide d’alliages métalliques

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Dernière mise à jour : avril 2024

Illustrations

Image MEB d’une poudre atomisée d’alliage à haute entropie
Image au microscope électronique à balayage d’une poudre atomisée d’alliage à haute entropie
Dislocations appariées dans un alliage réfractaire concentré, déformé plastiquement et présentant de l’ordre de type B2 (image au microscope électronique à transmission)
Dislocations appariées dans un alliage réfractaire concentré, déformé plastiquement et présentant de l’ordre de type B2 (image au microscope électronique à transmission)
Image au microscope optique d’un bronze à cloches.
Image au microscope optique d’un bronze à cloches.
Cartographie au microscope électronique à transmission (ACOM-TEM) d’un alliage concentré complexe avec présence d’une phase martensitique sous contrainte.
Cartographie au microscope électronique à transmission (ACOM-TEM) d’un alliage concentré complexe avec présence d’une phase martensitique sous contrainte.
Diagramme de phase calculé par la méthode Calphad pour un alliage à haute entropie renforcé par des précipités de phase L12.
Diagramme de phase calculé par la méthode Calphad pour un alliage à haute entropie renforcé par des précipités de phase L12.
Image topographique d’un alliage à haute entropie renforcé par des carbures après des essais de nanoindentation
Image topographique d’un alliage à haute entropie renforcé par des carbures après des essais de nanoindentation

Faits-marquants

Elaboration d’échantillons d’aluminium recyclés par voie solide en collaboration avec l’université de Dortmund

Un partenariat avec le laboratoire de l’université technique de Dortmund a permis l’élaboration d’extrudés recyclés par voie solide, dont l’étude microstructurale sera réalisée à l’ICMPE.

Notre-Dame de Paris : La première dame de fer ? Étude archéométallurgique et datation des armatures en fer de la cathédrale parisienne.

Le squelette de fer de la cathédrale Notre-Dame de Paris : méthodologies et enjeux des investigations archéologiques, analytiques et mécaniques après l’incendie.
Influence du broyage et de la vitrocéramisation par SPS sur le verre Cu15As30Te55

Amélioration du ZT d’un verre par broyage et vitrocéramisation SPS

Les propriétés thermoélectriques du verre Cu15As30Te55 ont été fortement augmentées par la combinaison d’un broyage planétaire et d’un processus de vitrocéramisation par SPS.

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