Elaboration, démixtion et déformation des matériaux amorphes suivies par microtomographie in-situ – EDDAM

L'imagerie 3D par Tomographie X a enregistré ces dix dernières années des progrès fascinants. Le projet EDDAM se propose de mettre à profit la haute résolution tant temporelle (sub-seconde) que spatiale (sub-micrométrique) disponible sur les lignes d'imagerie ID15 et ID19 à l'ESRF pour suivre in-situ l'élaboration, la démixtion et la déformation de matériaux amorphes. Autour du développement de ces techniques d'imagerie 3D rapide, le projet EDDAM se propose également de mutualiser l'expérience et les compétences de deux communautés, métallurgie et science des verres, qui du fait de la différence de structure (respectivement cristalline et amorphe) de leurs matériaux d'intérêt, ont plus souvent évolué en parallèle qu'en étroite interaction. Le développement récent des verres métalliques donne ainsi l'occasion de ré-amorcer un dialogue entre ces deux domaines scientifiques autour de problématiques communes:
- Elaboration. Qu'il s'agisse verres d'oxyde ou de verres métalliques, l'imagerie 3D offrira la possibilité de mieux comprendre et caractériser la délicate dépendance des processus physico-chimiques à l'oeuvre (frittage, mélange réactif, fusion) vis-à-vis des caractéristiques de la structure granulaires des matières premières.
- Transformations de phases. La maîtrise des étapes de séparation ou de transformation de phase est cruciale pour le développement de matériaux innovants. L'obtention pour des matériaux haute-performance de propriétés a priori contradictoires (e.g. dureté et ténacité) passe par le développement de nouveaux composites. La capacité de caractériser la texture microscopique (topologie, morphologie) de tels matériaux est évidemment cruciale dans cette perspective. La possibilité offerte sur les lignes ID15 et ID19 de l'ESRF de réaliser des expériences d'imagerie à chaud (jusqu'à des températures de 1500°C) permettra un suivi par tomographie X de la séparation de phase dans les verres d'oxyde comme de la croissance des germes cristallins dans les verres métalliques.
- Du point de vue du comportement mécanique, l'imagerie rapide 3D permettra d'accéder aux mécanismes de fracture et d'endommagement à l'échelle locale. La possibilité de suivre la croissance tant d'un front de fracture fragile dans un verre d'oxyde que la croissance de cavités d'endommagement dans une vitrocéramique métallique permettra en outre une comparaison quantitative avec les modèles théoriques.
L'ensemble de ces tâches expérimentales s'appuiera sur un effort important du point de vue métrologique qu'il s'agisse de matériel (caméra ultra rapide) ou de logiciel (algorithmes de reconstruction en amont, algorithmes de corrélation d'image et de semgentation en aval).
L'expérience et l'expertise de premier plan tant au niveau français qu'international des différents partenaire en tomographie X, traitement d'image et physique et mécanique des matériaux permet d'espérer réaliser de véritable percées dans le domaine émergent de l'imagerie in-situ des matériaux.