Effet du chargement mécanique sur la transformation de phase induite par la plasticité

6 mois - Gratification environ 520 €

Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique, UMR CNRS 6183, équipe Etat Mécanique et Microstructure des Matériaux (E3M), Université de Nantes, 58 Rue Michel Ange, BP 420, 44606 Saint-Nazaire, France

Personnes à contacter par le candidat

- Pierre-Antoine Dubos (pierre-antoine.dubos@univ-nantes.fr)
- Jamal Fajoui (jamal.fajoui@univ-nantes.fr)

DATE DE DÉBUT SOUHAITÉ

01/03/2021

DATE LIMITE DE CANDIDATURE

15/02/2021

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Contexte de l’étude

Les métaux purs se distinguent principalement par leurs structures cristallographiques. Les propriétés physiques sont en lien direct avec la nature de ces structures. Les métaux de structure hexagonale compacte sont un candidat d’importance dans de nombreux secteurs d’application (transport, médical, énergie…) en raison des avantages qu’ils présentent. Le cobalt en particulier possède également ce type de structure cristallographique à température ambiante. Il est très utilisé dans diverses applications comme étant un élément d’alliage, de pars ces propriétés mécaniques et magnétiques remarquables. Il est utilisé notamment, dans le secteur de l’aéronautique (pales d’hélicoptère en alliage de NiCo pour ses propriétés mécaniques, rotors des génératrices électriques dans des turboréacteurs en alliage de FeCoV pour ses propriétés mécaniques et magnétiques), et dans le médical (prothèses et implants en alliage de CrCo en raison de ses propriétés mécaniques et permet d’obtenir des alliages ayant une bonne tenue à la corrosion et une meilleure biocompatibilité).
La maîtrise de son comportement pourrait faciliter son utilisation dans d’autres modes de fabrications comme les impressions 3D.
Les tôles de cobalt polycristallin ont la particularité de présenter une structure biphasée à température ambiante avec la présence de la phase haute température métastable qui reste persistante à température ambiante [1,2]. Des travaux récents de l’équipe ont permis de montrer que cette phase résiduelle pouvait se transformer cristallographiquement en appliquant une contrainte mécanique de traction [3]. Cette transformation est initiée dès le début de la plasticité. Les niveaux de déformations obtenus lors du chargement en traction simple ne permettent cependant pas de transformer totalement la phase résiduelle. C’est pourquoi l’étude de chargement mécanique permettant d’obtenir des niveaux de déformations plus important fait l’objet de ce stage.

  • [1] G. Fleurier, E. Hug, M. Martinez, P.-A. Dubos, C. Keller, Size effects and Hall–Petch relation in polycrystalline cobalt, Philos. Mag. Lett. 95 (2015) 122–130. https://doi.org/10.1080/09500839.2015.1020351.
  • [2] P.A. Dubos, G. Fleurier, E. Hug, An Experimental Investigation of the Size Effects in Forming Processes of High-Purity Thin Metallic Sheets, Mater. Sci. Forum. 879 (2017) 459–464. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.879.459.
  • [3] P.-A. Dubos, J. Fajoui, N. Iskounen, M. Coret, S. Kabra, J. Kelleher, B. Girault, D. Gloaguen, Temperature effect on strain-induced phase transformation of cobalt, Mater. Lett. 281 (2020) 128812. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128812.

Travail à effectuer

Dans un premier temps une étude numérique pour définir les chargements et les géométries d’éprouvette devra être réalisée. Une fois cette géométrie définie et en adéquation avec le montage expérimental d’essai in-situ dans un goniomètre de diffraction des rayons X, les essais mécaniques seront réalisés dans le but de suivre la cinétique de transformation en cours de sollicitations. Afin de regarder l’influence de la triaxialité du chargement, différentes géométries seront étudiés. Dans le but de créer de la connaissance sur les mécanismes de déformations plastique de ce matériau sous chargement complexe, les déformations internes des réseaux seront aussi analysées en cours de sollicitation.

Profil recherché

Le niveau recherché est celui d’un étudiant en Master 2 ou d’un étudiant en 5ème année d’école d’ingénieur dans le domaine de la science des matériaux. Des compétences significatives sur les matériaux métalliques et en mécanique sont également nécessaires et le candidat devra montrer un fort intérêt pour la mise en place minutieuse d’essais mécaniques, de caractérisations microstructurales et l’analyse de leurs résultats.