Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Mécanismes élémentaires de plasticité dans les métaux et alliages

Mécanismes de déformation

Participants : Daniel Caillard, Armand Coujou, Joël Douin, Marc Legros, Florence Pettinari-Sturmel

Martensite

La déformation plastique des matériaux cristallins est généralement contrôlée par un petit nombre de mécanismes élémentaires, même dans des structures complexes. C’est pourquoi l’étude de ces mécanismes est indispensable à la compréhension des propriétés mécaniques des solides.

D’un autre point de vue, l’étude des mécanismes élémentaires permet d’approfondir nos connaissances sur le comportement des cristaux à l’échelle nanoscopique, en liaison avec d’autres aspects de la physique du solide (calculs "ab initio")

L’étude des mécanismes élémentaires de la plasticité est faite par une combinaison des approches suivantes :

- Choix de matériaux modèles adaptés aux problèmes à résoudre. Il s’agit de métaux purs ou d’alliages simples dans lesquels les phénomènes à étudier peuvent être isolés. Par exemple, l’observation et la modélisation du mouvement des dislocations dans le fer ultra-pur et dans du fer allié permettent d’approcher les propriétés mécaniques des aciers.

Dislocations dans AlPdMn

- Réalisation d’expériences de déformation in situ. Cette technique originale, qui consiste à déformer des micro-échantillons à l’intérieur d’un microscope électronique à transmission, est une des spécialités du CEMES. Elle permet d’observer en temps réel le mouvement des défauts cristallins sous contrainte, entre -170°C et 1200°C, avec une résolution de l’ordre du nanomètre. (vidéos)

- Approche multi-échelles. Les propriétés des défauts cristallins (dislocations) sont étudiées à plusieurs échelles complémentaires : nanoscopique (structure de cœur des dislocations), microscopique (ensembles de dislocations en interaction), et mésoscopique (aspects hétérogènes de la déformation et interaction des dislocations avec la microstructure) et macroscopiques (essais mécaniques). L’intégration des résultats obtenus à ces différents niveaux permet de relier les positions des atomes dans le cœur des dislocations à certaines propriétés mécaniques.

- Modélisation. Des modèles multi-échelles sont élaborés, sur la base de mécanismes physiques plutôt que d’équations phénoménologiques.

 

Sujets de recherche actuels :

  • Modélisation du cœur des dislocations dans le titane
  • Simulation numérique de la plasticité
  • Diffusion dans le cœur des dislocations
  • Dislocations dans les quasicristaux
  • Plasticité par montée et forces osmotiques
  • Mécanismes de dislocations dans le fer et ses alliages
  • Cinétique des dislocations dans le silicium
  • Alliages à mémoire de forme
  • Mécanismes de fatigue dans le silicium

Photothèque

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