Physique du métal

Présentation générale

L’équipe Physique du Métal (PM) a comme objectif scientifique de comprendre et maîtriser la microstructure des matériaux pour optimiser leurs propriétés. Les méthodologies de la métallurgie physique sont appliquées aux alliages métalliques ainsi qu’à une plus grande variété de matériaux de la matière condensée pour concevoir de nouveaux matériaux.

Les études multi-échelles des microstructures -à savoir caractériser la nature et stabilité thermodynamique des phases, la structure cristallographique ainsi que les interfaces et défauts-permettent d’établir une compréhension à base physique des propriétés du matériau. Les propriétés étudiées concernent pour une part importante les propriétés mécaniques mais aussi fonctionnelles.

Thématiques de recherche

L’équipe rassemble des physiciens, des chimistes et des mécaniciens qui partagent leurs expertises sur les différents axes de recherche, qui sont déclinés ici en fonction de l’échelle pertinente de la microstructure vis à vis des propriétés :

Métallurgie physique en volume : principalement les alliages métalliques (base aluminium, aciers, HEA) où l’étude des transformations de phases à l’état solide conjointe aux traitements thermomécaniques est primordiale pour contrôler en particulier les réponses et intégrité mécaniques,
Métallurgie physique aux interfaces : prise en compte de la spécificité des géométries en films minces / interfaces et de leurs conditions limites (concentration chimique, contraintes mécaniques) qui modifient les cinétiques de diffusion et les transformations de phase. Les microstructures sont très différentes du volume : comportement d’oxydation (à l’air, en électrocatalyse) ; adhérence, réponse mécanique et endommagement des interfaces et couches minces ; soudures, assemblage de matériaux dissimilaires (soudure acier/inconel, métal/céramique), frittage ; croissance de whiskers
Matériaux structurellement complexes où l’échelle atomique est déterminante pour décrire et appréhender leurs propriétés fonctionnelles (MOFs, quasi-cristaux, multiferroïques, structures magnétiques)

Développements instrumentaux, numériques et méthodologiques

Nos recherches expérimentales s’appuient sur de nouvelles techniques et méthodes de traitement de données: techniques de synchrotron (imagerie 3D en diffraction cohérente, SAXS, XPS) et équipements de laboratoire (sonde atomique tomographique, élaboration combinatoire, nano-indentation couplée aux mesures électriques, automated crystal orientation mapping ACOM-MET (ASTAR), mécanique).
La conception de matériaux 'in silico' est développée en suivant des approches originales : couplage DFT ab initio avec des sollicitations externes (magnétique, lumière), accélération de techniques ab initio par apprentissage automatique (Machine Learning) ainsi que des techniques de ML pure dédiées aux propriétés fonctionnelles.
En particulier pour les propriétés mécaniques, nous développons des méthodes aux éléments finis et en champs de phase ainsi que d'optimisation morphologique (multicontraintes).