– MAEL

Le développement de matériaux à propriétés magnétiques améliorées est un enjeu croissant, en particulier si on considère l'importance des réductions de coût, de poids et de volume des machines pour applications embarquées (automobile, aéronautique). Ce développement doit reposer sur des modèles de comportement performants intégrant en particulier les phénomènes de couplage magnéto-mécanique. Ces phénomènes ont un impact notable sur le comportement magnétique et expliquent notamment les chutes de rendement dans les matériels électriques soumis à des contraintes. La modélisation de ces effets de couplage dans les matériaux polycristallins reste encore un problème ouvert. En réponse aux limites des modélisations phénoménologiques macroscopiques, le projet proposé consiste à intégrer dans un modèle multi-échelle anhystérétique les phénomènes de dissipation. Cet outil de modélisation permettra de prédire le comportement magnéto-mécanique de polycristaux à partir des mécanismes physiques responsables de ce couplage et d'un nombre limité de paramètres de description de la microstructure. Sa construction repose sur plusieurs étapes. 1. L'élaboration de monocristaux à orientation contrôlée. Ces monocristaux seront utilisés pour la caractérisation du comportement magnéto-mécanique et l'observation de microstructures en domaines magnétiques, dans le but d'identifier les paramètres du modèle microscopique. 2. L'élaboration de polycristaux à microstructure contrôlée. Ces polycristaux permettront la définition des règles de transition d'échelle et la validation expérimentale du modèle multi-échelle. 3. Le développement de dispositifs expérimentaux de caractérisation magnétomécanique pour monocristaux et polycristaux, à la fois dans un but d'identification et de validation des outils de modélisation développés. 4. L'intégration des phénomènes de dissipation dans le modèle multi-échelle, en se concentrant plus spécifiquement sur la définition d'un modèle microscopique intégrant les informations recueillies sur la microstructure en domaines d'une part, et, d'autre part, sur les règles de changement d'échelle associées. Une meilleure compréhension des mécanismes régissant les phénomènes de couplage magnéto-mécanique dans les monocristaux associée à des caractérisations macroscopiques de monocristaux et de polycristaux est une étape indispensable pour la mise au point d'un outil de modélisation micro-macro prédictif pour le comportement des matériaux polycristallins utilisés en génie électrique. Une fois cet outil mis au point, il sera mis en oeuvre pour l'optimisation de la microstructure en vue de l'amélioration des performances magnétiques. Les paramètres de microstructure envisagés sont principalement la texture cristallographique, la taille de grains et le taux de plasticité. Ce projet associe quatre laboratoires (LGEP, LMT, LPCES, LPMTM) investis dans les domaines de l'électromagnétisme, la mécanique, la science des matériaux et la métallurgie.