L’équipe Microstructures et Contraintes étudie la genèse des microstructures par transformations de phases à l'état solide et des contraintes internes lors de traitements thermiques, thermomécaniques ou thermochimiques d'alliages métalliques. Il est en effet nécessaire de connaître les relations entre les différents éléments de la chaîne traitements/microstructures/propriétés pour concevoir et améliorer ces alliages métalliques.

Les activités du groupe visent à :

• comprendre les mécanismes de formation des microstructures par changements de phases à l’état solide
• établir les relations entre les microstructures et la genèse des contraintes lors des transformations de phases
• établir les relations entre microstructures, contraintes et propriétés, notamment mécaniques

Les alliages métalliques étudiés sont des alliages multi-constitués ou des composites à matrice métallique, mais aussi des alliages modèles (métal pur, binaire, ternaire). Les applications visées concernent l’allègement des structures (industries aéronautique et automobile) via l’optimisation des microstructures générées par différents procédés (forgeage, emboutissage, traitements thermiques, etc.) ou le recyclage.

Une spécificité du groupe est l'étude des cinétiques de transformation de phases in situ (dilatométrie, résistivimétrie, DRX par rayonnement synchrotron, microscopies) sous sollicitations thermiques/thermomécaniques (températures allant jusqu'à 1200°C, vitesses variant de 0,01°C/s à 200°C/s). Des interactions entre contraintes et transformations de phases y interviennent : contraintes internes associées au tenseur de déformation de transformation, contraintes externes appliquées.

Les activités expérimentales s’appuient sur des travaux conjoints de modélisation à différentes échelles et combinant différentes techniques (Calphad, champ de phase, champs moyens). Le plus souvent, les modèles d’évolutions microstructurales sont associés à des modèles micromécaniques utilisant différentes techniques (éléments finis, FFT) pour prendre en compte le comportement mécanique local à l’échelle des phases.

L’équipe mène également des travaux de simulations à l’échelle de pièces massives au cours de traitements thermiques (contraintes résiduelles, déformations), en présence de gradients thermiques et chimiques et prenant en compte les couplages thermique - transformations de phases ‐ mécanique.

L’ensemble de ces travaux est réalisé avec :

• des partenaires académiques : CEMES, GPM, ICMCB, Institut P’, LEM3, Mines ParisTech, ONERA, SIMAP
• des partenaires industriels (AIRBUS, Arcelor Mittal, Ascometal CREAS, Bosch, IRT M2P, PSA, SAFRAN, Vallourec, etc.). L’équipe est aussi très fortement impliquée dans le Labex DAMAS (Design des Alliages Métalliques pour l’Allègement des Structures).

L’équipe participe à de nombreux projets européens du H2020 relevant du programme RFCS (Research Fund for Coal and Steel), parmi lesquels :

• IMMAC (usinabilité des aciers à haute résistance)
• STEELSECO (Design of new economic secondary precipitating steels for fatigue resistance at elevated service temperatures)
• MIPRE (Advanced metallurgical and micromechanical modelling to deploy the microstructural tailoring potential of press hardening)
• DYNAUSTAB (Austenite Stability under Dynamic loading)

L’équipe participe également à des projets ANR :

• HighS Ti (obtention de microstructures harmoniques à hautes résistance mécaniques dans les alliages de titane par métallurgie des poudres)
• ALTITUDE (nouvel ALliage de TItane haute temperaTUre pour applications aéronautiques de Demain
• ECUME (Interactions entre Courants Electriques et évolutions microstructurales)