LAUREAT 2024

Elisabeth AEBY-GAUTIER

Directrice de Recherche émérite, Institut Jean Lamour, Nancy

En fin de mes études d’ingénieur, le choix d’option était vaste. Cybernétique, Mécanique des Fluides, Matériaux, quelle direction prendre ? Cela a été Matériaux.

Initiée à la métallurgie par André Simon et Gérard Beck, deux de mes enseignants à l’Institut des Sciences de l’Ingénieur de Nancy, actuelle Polytech Nancy, j’ai rejoint dès l’obtention de mon Diplôme, le Laboratoire de Métallurgie de l’École des Mines de Nancy en 1975. Après un DEA (1976) sous la direction d’André Simon, puis une thèse de Docteur Ingénieur (Transformation perlitique sous contrainte de traction) soutenue en septembre 1978, la réussite au concours d’attachée de recherches en 1979 m’a permis d’intégrer le CNRS toujours dans ce même laboratoire. André Pineau a été un parrain formidable et c’était une grande chance d’avoir pu bénéficier de ses conseils toujours avisés au cours de nos rencontres annuelles.

Sous la direction d’André Simon, avec Sabine Denis et Alain Hazotte, puis avec Pierre Archambault et François Moreaux, nous avons formé un groupe de recherches dont les activités visaient à comprendre les mécanismes de formation des microstructures par changements de phases à l’état solide, à établir les relations entre microstructures, contraintes et propriétés notamment mécaniques, et enfin à modéliser la formation et l’évolution des microstructures et des contraintes. Ces travaux étaient essentiels aux études menées sur la simulation numérique du comportement de pièces au cours des traitements thermiques et pour comprendre la genèse des déformations et des contraintes internes. Ce domaine était vaste, plusieurs familles de matériaux étaient considérées. Nous avons travaillé de concert et avec une grande complémentarité.

Mes travaux de thèse d’État (Transformations perlitique et martensitique sous contrainte de traction dans les aciers soutenue en 1985), ont conduit à quantifier et analyser le rôle des contraintes sur la modification des cinétiques de transformation, à caractériser la plasticité de transformation et les mécanismes mis en jeu, la modification de la morphologie des produits transformés, le rôle de l’accommodation plastique. Pour cela, et avec l’appui de J.P. Sarteaux, nous avons été amenés à créer des outils spécifiques permettant d’appliquer des sollicitations thermomécaniques très rapides et contrôlées tout en mesurant les propriétés du matériau (allongement, résistivité électrique…). Le comportement mécanique du matériau a ainsi pu être caractérisé pour le matériau à l’état métastable, en cours de transformation, ou après transformation. Ces travaux ont été poursuivis dans trois principales directions. L’étude par MET de la martensite formée sous contrainte a été réalisée lors du séjour à Nancy du Prof X. M. Zhang, Professeur à l’IMRAS de Shenyang. Les transitions morphologiques de la martensite ont pu être corrélées aux modifications des mécanismes d’accommodation des déformations de transformation. Avec S. Denis et dans le cadre d’une collaboration avec S. Sjöström de l’Université de Linköping, la modélisation micromécanique par EF de la plasticité de transformation a été réalisée tant pour la transformation perlitique que la transformation martensitique. Enfin, la modélisation phénoménologique du comportement mécanique a aussi été développée prenant en compte les changements de phases et la plasticité de transformation.

A partir des années 1990, mon champ de recherche s’est élargi à d’autres familles d’alliages (base titane, base zirconium, base aluminium, composites à matrice métallique…), et mon champ d’activité s’est enrichi avec l’animation du groupe de recherche, André Simon ayant pris la direction du LSG2M. Cette animation a duré 22 ans.

Pour les alliages de titane, pour lesquels il existait peu de diagrammes de cinétiques de transformation de phases différenciant les mécanismes mis en jeu, mon premier objectif a été de préciser les mécanismes de formation des microstructures dans ces alliages pour divers chemins thermomécaniques, puis de modéliser les cinétiques de transformation. L’arrivée de Benoît Appolaire en 2000, a très fortement enrichi nos approches pour la modélisation des cinétiques de transformation avec la prise en compte des lois de germination et croissance couplées aux équilibres locaux, le développement de modèles champ de phases pour comprendre la morphologie de la phase formée, l’arrangement spatial des précipités… Bénéficiant de l’accès au rayonnement synchrotron, et avec l’aide de Guillaume Geandier, Moukrane Dehmas, Benoît Denand nous avons pu développer les études in situ des transformations de phases par DRXHE. La quantité et la richesse des résultats ont conduit à des données multiples qui ont été comparées aux résultats des modèles numériques. Ces travaux ont été complétés par l’analyse de la composition des phases réalisée par MET sous la direction de M. Dehmas. La micro-texture associée à la transformation de phases des alliages de titane a été l’un des derniers sujets abordés. Ce travail, réalisé en collaboration avec Julien Teixeira, Nathalie Gey et Lionel Germain, a pu mettre en évidence le rôle de la vitesse de germination hétérogène aux joints des grains parents sur la formation des micro-textures. Des travaux similaires ont été menés sur des alliages d’aluminium, des aciers, des composites à matrice métalliques, couvrant les changements de phases et aussi la recristallisation. 

Cette activité de recherche a été complétée par divers enseignements à l’École des Mines, au Master Métallurgie de l’Université de Nancy I, au CACEMI. J’ai également eu diverses responsabilités, parmi lesquelles celle du projet Ingénierie des Matériaux dans le cadre du Contrat de Plan État Région (1993 – 2000), la coordination scientifique à l’USAR pour le programme Mat & Pro (Matériaux fonctionnels et procédés innovants) (2008-2010), l’animation du groupe microstructures – propriétés de l’association Titane, la co responsabilité du thème « Material Innovation » du LabEx DAMAS (2012-2015).

Un emploi du temps extrêmement chargé, mais qui m’a permis tout de même de devenir l’heureuse maman de trois enfants nés en 1978, 1980 et 1989. Et je rends hommage ici à mon mari François, soutien professionnel constant et partenaire très présent sur le plan familial.

Un grand merci à André Simon et Gérard Beck qui m’ont amenée vers ce domaine d’activité passionnant, à mes divers collaborateurs/amis permanents du Laboratoire, doctorants, post-doctorants, stagiaires, aux collègues partenaires dans d’autres structures de recherche pour leur talent et la richesse apportée, merci également à nos collaborateurs industriels, qui nous ont fait confiance et nous ont soutenus dans le cadre de nombreux programmes de recherche, un grand merci à ma famille, et enfin un grand merci à la SF2M pour la reconnaissance et pour cette récompense.  

En fin de mes études d’ingénieur, le choix d’option était vaste. Cybernétique, Mécanique des Fluides, Matériaux, quelle direction prendre ? Cela a été Matériaux.

Initiée à la métallurgie par André Simon et Gérard Beck, deux de mes enseignants à l’Institut des Sciences de l’Ingénieur de Nancy, actuelle Polytech Nancy, j’ai rejoint dès l’obtention de mon Diplôme, le Laboratoire de Métallurgie de l’École des Mines de Nancy en 1975. Après un DEA (1976) sous la direction d’André Simon, puis une thèse de Docteur Ingénieur (Transformation perlitique sous contrainte de traction) soutenue en septembre 1978, la réussite au concours d’attachée de recherches en 1979 m’a permis d’intégrer le CNRS toujours dans ce même laboratoire. André Pineau a été un parrain formidable et c’était une grande chance d’avoir pu bénéficier de ses conseils toujours avisés au cours de nos rencontres annuelles.

Sous la direction d’André Simon, avec Sabine Denis et Alain Hazotte, puis avec Pierre Archambault et François Moreaux, nous avons formé un groupe de recherches dont les activités visaient à comprendre les mécanismes de formation des microstructures par changements de phases à l’état solide, à établir les relations entre microstructures, contraintes et propriétés notamment mécaniques, et enfin à modéliser la formation et l’évolution des microstructures et des contraintes. Ces travaux étaient essentiels aux études menées sur la simulation numérique du comportement de pièces au cours des traitements thermiques et pour comprendre la genèse des déformations et des contraintes internes. Ce domaine était vaste, plusieurs familles de matériaux étaient considérées. Nous avons travaillé de concert et avec une grande complémentarité.

Mes travaux de thèse d’État (Transformations perlitique et martensitique sous contrainte de traction dans les aciers soutenue en 1985), ont conduit à quantifier et analyser le rôle des contraintes sur la modification des cinétiques de transformation, à caractériser la plasticité de transformation et les mécanismes mis en jeu, la modification de la morphologie des produits transformés, le rôle de l’accommodation plastique. Pour cela, et avec l’appui de J.P. Sarteaux, nous avons été amenés à créer des outils spécifiques permettant d’appliquer des sollicitations thermomécaniques très rapides et contrôlées tout en mesurant les propriétés du matériau (allongement, résistivité électrique…). Le comportement mécanique du matériau a ainsi pu être caractérisé pour le matériau à l’état métastable, en cours de transformation, ou après transformation. Ces travaux ont été poursuivis dans trois principales directions. L’étude par MET de la martensite formée sous contrainte a été réalisée lors du séjour à Nancy du Prof X. M. Zhang, Professeur à l’IMRAS de Shenyang. Les transitions morphologiques de la martensite ont pu être corrélées aux modifications des mécanismes d’accommodation des déformations de transformation. Avec S. Denis et dans le cadre d’une collaboration avec S. Sjöström de l’Université de Linköping, la modélisation micromécanique par EF de la plasticité de transformation a été réalisée tant pour la transformation perlitique que la transformation martensitique. Enfin, la modélisation phénoménologique du comportement mécanique a aussi été développée prenant en compte les changements de phases et la plasticité de transformation.

A partir des années 1990, mon champ de recherche s’est élargi à d’autres familles d’alliages (base titane, base zirconium, base aluminium, composites à matrice métallique…), et mon champ d’activité s’est enrichi avec l’animation du groupe de recherche, André Simon ayant pris la direction du LSG2M. Cette animation a duré 22 ans.

Pour les alliages de titane, pour lesquels il existait peu de diagrammes de cinétiques de transformation de phases différenciant les mécanismes mis en jeu, mon premier objectif a été de préciser les mécanismes de formation des microstructures dans ces alliages pour divers chemins thermomécaniques, puis de modéliser les cinétiques de transformation. L’arrivée de Benoît Appolaire en 2000, a très fortement enrichi nos approches pour la modélisation des cinétiques de transformation avec la prise en compte des lois de germination et croissance couplées aux équilibres locaux, le développement de modèles champ de phases pour comprendre la morphologie de la phase formée, l’arrangement spatial des précipités… Bénéficiant de l’accès au rayonnement synchrotron, et avec l’aide de Guillaume Geandier, Moukrane Dehmas, Benoît Denand nous avons pu développer les études in situ des transformations de phases par DRXHE. La quantité et la richesse des résultats ont conduit à des données multiples qui ont été comparées aux résultats des modèles numériques. Ces travaux ont été complétés par l’analyse de la composition des phases réalisée par MET sous la direction de M. Dehmas. La micro-texture associée à la transformation de phases des alliages de titane a été l’un des derniers sujets abordés. Ce travail, réalisé en collaboration avec Julien Teixeira, Nathalie Gey et Lionel Germain, a pu mettre en évidence le rôle de la vitesse de germination hétérogène aux joints des grains parents sur la formation des micro-textures. Des travaux similaires ont été menés sur des alliages d’aluminium, des aciers, des composites à matrice métalliques, couvrant les changements de phases et aussi la recristallisation. 

Cette activité de recherche a été complétée par divers enseignements à l’École des Mines, au Master Métallurgie de l’Université de Nancy I, au CACEMI. J’ai également eu diverses responsabilités, parmi lesquelles celle du projet Ingénierie des Matériaux dans le cadre du Contrat de Plan État Région (1993 – 2000), la coordination scientifique à l’USAR pour le programme Mat & Pro (Matériaux fonctionnels et procédés innovants) (2008-2010), l’animation du groupe microstructures – propriétés de l’association Titane, la co responsabilité du thème « Material Innovation » du LabEx DAMAS (2012-2015).

Un emploi du temps extrêmement chargé, mais qui m’a permis tout de même de devenir l’heureuse maman de trois enfants nés en 1978, 1980 et 1989. Et je rends hommage ici à mon mari François, soutien professionnel constant et partenaire très présent sur le plan familial.

Un grand merci à André Simon et Gérard Beck qui m’ont amenée vers ce domaine d’activité passionnant, à mes divers collaborateurs/amis permanents du Laboratoire, doctorants, post-doctorants, stagiaires, aux collègues partenaires dans d’autres structures de recherche pour leur talent et la richesse apportée, merci également à nos collaborateurs industriels, qui nous ont fait confiance et nous ont soutenus dans le cadre de nombreux programmes de recherche, un grand merci à ma famille, et enfin un grand merci à la SF2M pour la reconnaissance et pour cette récompense.