Lacunes et Rupture ductile dans les alliages de Hume-Rothery – DUTIFREE

La rupture ductile des matériaux métalliques n'est pas bien connue au stade de la nucléation. Le rôle des lacunes produites par la déformation plastique est essentiel pour comprendre la décohésion à l’interface matrice/précipité et la nucléation des cavités par transformation de phase ou condensation des lacunes. Ces mécanismes ne sont pas entièrement clarifiés et ont été rarement étudiés expérimentalement jusqu'à l'échelle atomique. Les niveaux de contrainte auxquels ces mécanismes sont activés sont essentiels pour établir un lien avec les modèles de rupture aux échelles supérieures. Ce projet étudiera le système Cu-Al à la fois du côté riche en Al sur les mécanismes de décohésion aux interfaces entre matrice et précipités Theta' et du côté riche en Cu sur la transformation de phase assistée (cfc vers Hume-Rothery) précurseur de la nucléation des cavités. Le projet sera divisé en 4 parties :
_ Des essais de traction in situ avec des observations HRTEM sur la rupture d'alliages modèles. La cartographie de la déformation impliquée dans la rupture sera analysée.
_ Modélisation atomistique de la rupture ductile par cavitation le long d’interfaces ou après transformation de phases. Une hiérarchie de potentiels interatomiques modernes, certains développés dans le projet, sera implémentée et testée par Monte Carlo.
_ Essais de traction in situ à méso-échelle dans le MEB et caractérisation 3D des dommages causés par les vides au niveau de la microstructure.
_ Estimation par la dynamique des dislocations de la distribution des contraintes le long de bandes de glissement tirées de l’expérience pour faire lien avec les études à l’échelle atomique et donner une estimation des niveaux de contrainte locaux impliqués dans la rupture ductile.
Le thème central est de comprendre la rupture ductile des alliages structurels, son interaction avec la thermodynamique métallurgique, en mettant l'accent sur la modélisation multi-échelle pour guider la mise au point de nouveaux alliages.