La commercialisation exponentielle des matériaux hexagonaux, également appelés matériaux HCP (Hexagonal Close-Packed), est de plus en plus courante dans plusieurs industries de haute technologie (aéronautique, aérospatiale, automobile, biomédicale, etc.) en raison de leurs caractéristiques mécaniques et physiques intéressantes. (faible densité, haute résistance, haute résistance à la fatigue). Le titane et ses alliages notamment sont bien connus pour leur bonne résistance thermique et à la corrosion, ainsi que pour les propriétés mécaniques mentionnées ci-dessus, ce qui explique pourquoi ces matériaux hexagonaux sont de plus en plus utilisés dans de nombreux domaines, notamment aérospatial et biomédical. Pour cette raison, de nombreux scientifiques et chercheurs ont mené des études pour déterminer le comportement mécanique et physique des matériaux HCP (en particulier les alliages de titane) à l’aide de modèles numériques et de techniques expérimentales. En raison de la forte anisotropie plastique à l’échelle cristalline des matériaux hexagonaux et de la présence du mécanisme de maclage, le phénomène de striction localisée (localisation), qui se produit juste avant la fracture, est rapidement initié. Les études avancées de ce phénomène de localisation sont devenues un enjeu majeur pour les chercheurs afin de mieux comprendre l’apparition des instabilités plastiques. L’objectif est de minimiser les risques de dommages et/ou de défaillance du matériau étudié. Ainsi, la dernière décennie a vu un essor considérable des simulations numériques virtuelles pour caractériser le comportement mécanique et physique de ces matériaux dans différentes conditions, à hautes et basses températures. Néanmoins, la fiabilité et la validité de ces approches numériques doivent être justifiées par des investigations expérimentales, même si les codes de calcul analytiques ou par éléments finis actuels sont très efficaces. Pour cela, plusieurs études expérimentales basées sur des méthodes de terrain sont menées sur différents types de matériaux métalliques, selon les chercheurs, afin de mieux analyser l’apparition de l’instabilité plastique au moment de la localisation. Ainsi, la propagation des bandes de Piobert-Lüders et l’élaboration de la localisation lors d’un essai de traction ont été récemment traitées, au Laboratoire de Génie Mécanique et des Matériaux (LASMIS), par des techniques d’interférométrie laser connues sous le nom d’ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry). Les principaux résultats récents basés sur cette technique sont présentés par l’identification quantitative des caractéristiques physiques de localisation, telles que la largeur des bandes lors d’un essai de traction, leur orientation et leur vitesse de déformation maximale. À l’échelle microscopique, une source d’hétérogénéité qui ne peut être négligée est le phénomène de maclage, et jusqu’à présent, la littérature sur l’influence du maclage sur les bandes de contrainte a été très limitée. Pour cette raison, une étude au Microscope Electronique à Balayage (MEB) en appliquant la technique EBSD (Electron Backscatter Diffraction) à température ambiante et sous chaleur, sur des éprouvettes soumises à des essais de traction uniaxiale,suivie d’une analyse quantitative et qualitative, devrait apporter des réponses à cette problématique. L’objectif ultime est de mieux comprendre le phénomène de striction localisée afin de contrôler l’instabilité plastique dans les matériaux hexagonaux à forte anisotropie plastique. Les effets de la température, des contraintes maximales et des imperfections qui produisent des bandes de rétreint localisées seront notamment analysés. Une fois développées, les méthodes proposées peuvent être utilisées pour améliorer et valider les simulations numériques virtuelles actuelles et pour optimiser les processus de formation de matériaux hexagonaux.

Catégorie de financement : Contrat doctoral
UTT Salaire
Titre du doctorat : Doctorat en Sciences pour l’Ingénieur, spécialité Optimisation et Sûreté des Systèmes
PHD Pays : France