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Grenoble INP
Science et ingénierie des matériaux et des procédés

Microstructure-Architecture-Propriétés Mécaniques





  •  Matériaux architecturés

Le concept de « matériau architecturé »  recouvre une démarche par laquelle on s’intéresse non plus seulement à l’échelle de la microstructure, mais également à son architecturation dans l’espace. Cette démarche se développe à la fois pour les échelles traditionnelles de la science des matériaux (nanomètre – micromètre) mais également à une échelle intermédiaire par rapport à celle des composants, celle du millimètre. En jouant sur la combinaison des propriétés des matériaux et de leur architecturation dans l’espace, il devient possible de répondre à des cahiers des charges complexes, multifonctionnels, auxquels un matériau seul, de conception traditionnelle, ne pourrait répondre. Cette thématique est portée par le Labex CEMAM (http://cemam.grenoble-inp.fr/). Dans le groupe Physique du Métal, cette activité se décline à plusieurs niveaux, mêlant transformations de phases, plasticité, rupture et processus d’optimisation.


  • Transformations de phases et plasticité

 L’architecturation des alliages métalliques est recherchée à travers la combinaison des transformations de phases et des procédés d’élaboration (comme la co-extrusion d’alliages de composition et de structure différentes). Les propriétés recherchées sont avant tout mécaniques, mais également thermiques ou électriques. Exemples : aciers dual phase à microstructure architecturée, aciers inoxydables duplex pour applications dans le bâtiment.

 

  • Mécanique des interfaces : application à la rupture des films minces

 Les matériaux revêtus constituent naturellement des matériaux architecturés. Leur durabilité est souvent contrôlée par les processus aux interfaces, et notamment par la ténacité de celles-ci. Des travaux combinant mesures expérimentales de cloquage de films minces sous contrainte et modélisation aux éléments finis non linéaires ont permis de mettre en place une méthode permettant d’évaluer quantitativement la ténacité des interfaces à partir de la géométrie du cloquage du film. D’autres travaux se sont intéressés par exemple à la rupture de films d’oxyde en formation, notamment en lien avec l’équipe SIR

 

  • Processus d’optimisation

 Optimiser les formes et distributions de propriétés est un axe important dans le domaine des matériaux architecturés, qui demande le développement d’outils spécifiques. Dans l’équipe Physique du Métal, en collaboration avec l’équipe GPM2 et de nombreux partenaires extérieurs, sont développés des outils d’optimisation comme le Level Set, et des démarches comme l’étude de l’impact de remplacer des interfaces abruptes par des interfaces diffuses dans les matériaux hétérogènes.

 

Rédigé par Sabine Lay

mise à jour le 28 novembre 2014

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