SF2M Info – Février 2018

 
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Auteur : Jacques POIRIER, CEMHTI-CNRS, Université d’Orléans
Editorial
Parution : 01/02/2018

Editorial

BIENVENUE A LA JOURNÉE SCIENTIFIQUE SF2M :
Matériaux à haute température : réactivité et précautions d’usage (Couplages thermique – chimique – mécanique) Le 15 mars 2018 de 9h00 à 16h15, École des Mines de Paris

Les matériaux destinés aux applications à haute température, qu’ils soient à usage civil ou militaire, sont des matériaux stratégiques, aux propriétés d’emploi souvent antagonistes. Sans ces matériaux, notre vie quotidienne serait sans aucun doute beaucoup moins agréable. En effet, nous ne disposerions pas d’acier, de fonte, d’alliages métalliques, de verre, de céramiques, de ciment ou de cracking de pétrole… à un prix raisonnable.

De nombreux secteurs économiques clés utilisent ces matériaux :

– Les secteurs traditionnels tels que la métallurgie, la cimenterie, l’industrie de la céramique et des matières premières minérales. La sidérurgie, à elle seule, représente plus de la moitié de l’utilisation totale des réfractaires ; – Les secteurs de la thermique, de la chimie, de la pétrochimie : chaudières, fours, évaporateurs, réacteurs de gazéification, installations de purification… ;

– La production de l’énergie ; qu’il s’agisse des procédés traditionnels (énergies fossiles), du nucléaire ou des nouvelles énergies. Dans le domaine des énergies émergentes, ces matériaux sont utilisés dans les procédés de gazéification du charbon ou de la biomasse, dans les piles à combustible SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), dans les futures générations de réacteurs nucléaires et dans le réacteur de fusion nucléaire expérimental ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor);

– Le secteur de l’environnement et plus particulièrement les unités de traitement et de valorisation des déchets : incinération des déchets ménagers et industriels, traitements à haute températures des boues d’épuration des eaux usées, vitrification de l’amiante, des résidus d’épuration des fumées d’incinération des ordures ménagères (REFIOM) et des résidus d’épuration des fumées d’incinération des déchets industriels (REFIDI)…. Ces unités de traitement transforment des déchets, confinent durablement les substances dangereuses pour la santé ;

– L’aérospatiale, l’armement et l’aéronautique où les barrières thermiques, les composites à matrice céramique et les super alliages sont utilisées pour résister, par exemple, aux espèces agressives générées par les moteurs de propulsion, mais également pour réaliser les revêtements extérieurs des engins spatiaux, qui doivent résister à l’échauffement lors de la rentrée dans les couches denses de l’atmosphère. Ces matériaux, à très hautes performances, sont élaborés avec des exigences de tenue et de fiabilité élevées, mettant en œuvre des procédés de fabrication de haute technologie. Ces industries de pointe ont favorisé la mise sur le marché de matériaux combinant légèreté, dureté et haute réfractarité.

Ces matériaux à haute température sont soumis à d’intenses et complexes sollicitations thermochimiques et thermomécaniques, ces sollicitations étant souvent associées.

Pour relever les futurs défis (élaboration de matériaux plus performants, conception de barrières thermiques plus efficaces, réalisation de réacteurs pour les nouvelles filières énergétiques), la connaissance de leur réactivité et des mécanismes de couplages thermique-chimique-mécanique ainsi qu’une expérience de terrain sont nécessaires. Cette démarche doit s’accompagner d’une approche scientifique et technique faisant appel à de nombreuses connaissances de base en génie des matériaux et des procédés, en thermique, en thermomécanique et en physico-chimie des hautes températures et nécessite un effort de recherche considérable associant études fondamentales, caractérisations, modélisations, expertises et retours d’expérience.

La maîtrise de la composition de ces matériaux et de leur architecture à l’échelle de la microstructure est également cruciale pour assurer une bonne tenue des revêtements et des structures.

Un autre domaine intéressant est la connaissance d’instrumentations spécifiques développées pour tester les matériaux et caractériser in situ leurs propriétés à différentes échelles dans des conditions identiques ou voisines des conditions d’utilisation. De grands progrès ont été réalisés ces dernières années dans ce domaine : les techniques expérimentales associées à de puissants outils numériques (calculs thermodynamiques et thermomécaniques) permettent d’accéder à des informations multi-physiques et multi-échelles qui n’étaient pas accessibles directement.

Cette journée « Matériaux à haute température : réactivité et précautions d’usage » est destinée à un large public. Elle a pour objectif de faire le point des travaux les plus récents réalisés dans ce domaine et couvrira tous les matériaux destinés aux hautes températures : métaux, alliages, céramiques, composites. Soyez les bienvenus