Nouveaux aciers à gradient de propriétés (Graded Composite Steels Design) – GRACOS

Dans le cadre de ce projet conjoint ANR/NSERC, nous nous proposons d?étudier la conception de tôles d?acier à gradient de structure. Ce gradient est obtenu grâce à la technique de dépôt en phase vapeur et à un traitement thermique approprié. Le but de ce projet est de contrôler la structure des tôles aux échelles méso, micro et nanoscopiques. La question centrale qui va nous intéresser dans ce projet est : « Peut-on réaliser des tôles d?acier à gradient de concentration en élément d?alliages (C, Cr, Mn) qui permette à la fois (i) une amélioration de la limite élastique et (ii) une suppression de l?apparition de bandes de Lüders ? » L?intérêt principal du dépôt en phase vapeur est qu?il permet de former des phases fortement hors d?équilibre thermodynamique (e.g : jusqu?à plusieurs dizaines de pourcents de C en solution solide dans le fer !). Cette étude se réalisera sur des tôles d?emballage en acier bas carbone ou acier au manganèse qui seront fournies par ArcelorMittal et recouvertes de films Fe-C, Fe-Mn-C ou Fe-Cr-C. Ces tôles seront traitées thermiquement pour faire diffuser les éléments d?alliage du film dans la tôle et obtenir ainsi la structure composite désirée. Ce projet a trois objectifs principaux : (i) produire et caractériser finement la microstructure (microscopie, sonde atomique tomographique) et les propriétés mécaniques des tôles composites ; (ii) développer des outils de modélisation physiques prédictifs permettant de mieux comprendre les relation entre procédé, structure et propriétés ; (iii) évaluer l?applicabilité des procédés étudiés en environnement industriel. Ce projet implique deux équipes françaises et deux équipes canadiennes : (P1) Univ. Rouen ? GPM (Fr), (P2) Univ. Lyon ? MATEIS (Fr), (P3) Univ. British Columbia (Ca) and (P4) Univ. Ottawa (Ca). Il est divisé en quatre taches : (T1) synthèse des matériaux (Leader C. Sinclair ? Vancouver); (T2) caractérisation mécanique (Leader A. Weck ? Ottawa); (T3) caractérisation microstructurale (Leader X. Sauvage ? Rouen) et (T4) modélisation physique (Leader M. Perez ? Lyon). Le projet GraCoS implique 3 thèses, pour lesquelles un support financier est demandé à l?ANR et au NSRC : (Thèse1) Production et modélisation de la structure de tôles composites Fe-C ? Directeur : C. W. Sinclair, Co-directeur: M. Perez ; (Thèse2) Propriétés mécaniques de tôles composites Fe-C ? Directeur : A. Weck, Co-directeur : X. Sauvage and (Thèse3) Observation et modélisation des microstructures d?acier sursaturés Fe-C-X (X=Cr,Mn) ? Directeur : X. Sauvage, Co-directeur : M. Perez. Ainsi, les trois thèses formant l?ossature de ce projet seront toutes co-encadrés par un partenaire français et un partenaire canadien. Une communication étroite entre tous les partenaires est un élément important pour le succès d?un tel projet international. Elle sera grandement optimisée par la mobilité des chercheurs impliqués : d?une par le séjour de C. Sinclair (partenaire 3) d?une année en Europe à partir de l?été 2009 et d?autre part le séjour de M. Perez (partenaire 2) à Vancouver pendant 7 mois en 2011. Notons également que dans le cadre de ce projet, deux workshops seront organisés, un en France en 2010 et un autre au Canada en 2012.