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Projets en cours

publié le , mis à jour le

Multimatériaux Métalliques et Céramiques

Notre équipe est intéressée par tous les phénomènes de réactivité chimique qui peuvent survenir aux interfaces métal/métal ou métal/céramique. Dans nos activités passées, nous avons très souvent travaillé avec des métaux liquides en contact avec un métal solide ou une céramique.

Notre principal objectif est d’analyser et de comprendre les mécanismes d’interactions. Pour cela nous étudions la thermodynamique des systèmes chimiques (approche expérimentale et calculs) ainsi que les aspects cinétiques de l’interaction (dissolution, diffusion).

Notre projet scientifique pour les années à venir est double :
- valoriser nos travaux expérimentaux en ajoutant à nos compétences un aspect modélisation en se tournant plus intensément vers les outils de calculs que sont ThermoCalc, Dictra et d’autres encore. Comme il n’est pas raisonnable de se prétendre spécialiste de tout, nous espérons également pouvoir nouer de fructueuses collaborations avec des collègues ayant des compétences complémentaires aux nôtres.
- développer grâce à l’arrivée de Jérôme Andrieux dans l’équipe une approche expérimentale permettant le suivi in-situ de processus réactionnels par le biais de l’usage des grands instruments (ESRF, SOLEIL, ILL, etc). Dans cette optique nous avons notamment déposer un projet ANR 2014 visant à développer une enceinte expérimentale dédiée aux études in-situ (mouillage réactif, réactivité).


MAXICRYST : 2014 - 2017

Depuis quelques années on observe un intérêt croissant pour les phases MAX et particulièrement Ti3SiC2, en raison de ses caractéristiques exceptionnelles qui combinent des propriétés typiquement métalliques (conductivité thermique et électrique, usinabilité, résistance aux chocs thermiques) et céramiques.

En conséquence, ce matériau est envisagé pour de nombreuses applications allant du contact ohmique sur semi-conducteurs comme SiC jusqu’à une utilisation structurale à haute température. Cependant, le développement d’usages industriels pour cette famille de matériaux doit reposer sur une connaissance approfondie de leurs propriété et c’est dans cet axe que se situe notre contribution.

  • Le développement de solutions d’assemblages pour ce matériau nécessite ainsi l’acquisition de données fondamentales concernant son comportement au contact des métaux et notamment liquides. Nous avons étudié les aspects de mouillage en collaboration avec des chercheurs du SIMaP à Grenoble (une conférence à HTC 2009). Des études sur la réactivité avec des liquides du système Ag-Cu-Ti a également fait l’objet de publications.
  • Notre équipe est aujourd’hui impliqué dans un projet ANR Blanc 2013, le projet MAXICRYST, qui regroupe les laboratoires LMGP, PPrime, LNCMI-Grenoble et LMI. Les objectifs de ce projet sont doubles :
    • Elaborer des monocristaux de grandes tailles afin d’étudier les propriétés intrinsèques des phases et notamment l’influence de l’anisotropie cristalline sur les propriétés.
    • Utiliser les monocristaux afin d’étudier les réactions d’intercalation ou désintercalation qui peuvent notamment permettre la production de feuillets MXenes (désintercalation de l’atome A), proche du graphène.

NANOTICAL (doctorat de Nassim SAMER) : 2012 - 2016

Les matériaux composites à matrice métallique et renforts particulaires céramiques ont connu ces dernières années un nouvel essor en raison des espoirs placés dans la production de matériaux à renforts nanométriques.

La production de tels matériaux rencontre cependant des difficultés parmi lesquels on compte la réactivité qui trop importante conduit à la disparition ou au grossissement des particules ou à l’inverse, trop réduite, conduit parfois à l’obtention d’interfaces faibles. La manipulation de poudres de départs nanométriques dans le cadre de procédés type métallurgie des poudres pose également des problèmes et notamment de sécurité.

Le projet NANOTICAL vise à développer une voie de synthèse alternative pour produire in-situ la matrice et le renfort lors d’une étape réactive à haute température. Les matériaux visés sont dans un premier temps des composites à matrice aluminium et renfort particulaires SiC ou B4C.

partenaires : Mecachrome, EADS, CEA-Saclay,


COMETTi : 2010-2014

Notre équipe est engagée dans le programme COMETTi financé dans le cadre d’un AAP ANR MatetPro et impliquant de nombreux partenaires tels que LTDS, CEA-Saclay, MECACHROME, EADS-IW, EMSE, EUROCOPTER.

L’objectif de ce projet vise à développer la production de matériaux composites à matrice titane et renfort TiC afin de caractériser leurs propriétés mécaniques, notamment dans des conditions de sollicitation de type fatigue-fretting. Ces conditions correspondent à des applications en aéronautiques pour des pièces de transmission où l’on attend pour le composite des caractéristiques en fretting supérieures à celles des alliages de titane.

Lors des différentes étapes du procédé de métallurgie des poudres utilisé pour la synthèse de ces composites, une réactivité entre matrice et renfort se développe. Elle consiste essentiellement en une évolution du renfort depuis sa composition stoechiométrique initiale vers la composition d’équilibre qui est proche de Ti2C. Cette évolution a pour principales conséquences une augmentation du taux de renfort qui peut conduire à la coagulation puis coalescence des particules ce qui in-fine influence les caractéristiques finales du composite. Notre contribution vise à étudier et comprendre cette réactivité interfaciale. Dans le cadre de cette étude nous avons notamment eu l’opportunité de réaliser des expériences in-situ à ESRF sur la ligne ID15B.


partenaires
 : Mecachrome, EADS, CEA-Saclay, LTDS, EMSE, EUROCOPTER