Ségrégation aux interfaces dans les alliages légers en vue d'obtenir des propriétés mécaniques sur mesure – SILA

La réduction des gaz à effet de serre et l'efficacité énergétique associées à la production d'énergie et au transport ont suscité un intérêt accru pour le développement d'alliages légers au cours des dernières années. Suivant cette tendance, les matériaux durables impliquant le recyclage sont devenus d'une importance cruciale. L'alliage de magnésium est un candidat majeur pour atteindre cet objectif, mais il souffre d'une faible ductilité à température ambiante, ce qui rend le traitement et le formage difficiles et coûteux et empêche des applications répandues. La compréhension des mécanismes de plasticité dans un tel alliage contenant des éléments solutés souhaités et non souhaités est une étape nécessaire vers la conception d'alliages légers aux propriétés mécaniques sur mesures.
Le projet SILA propose de contribuer à ce défi par l'amélioration et le développement de modèles continus capables de prédire la ségrégation des solutés aux joints de grains et son impact sur les propriétés mécaniques, soutenus par des résultats expérimentaux et atomistiques. Une collaboration franco-allemande unique entre le LEM3 à Metz, leader dans la modélisation continue de la mécanique et des défauts cristallins, et l'IMM à Aix-la-Chapelle, leader dans la caractérisation expérimentale des alliages de Mg, propose d'utiliser des simulations atomistiques pour combler le fossé entre les expériences à l'échelle atomique et les modèles continus.
SILA étudiera des bi- et tri-cristaux de Mg avec des éléments solutés Zn ou Y. La caractérisation expérimentale à l'échelle atomique par tomographie à sonde atomique sera utilisée pour valider les simulations en statiques/dynamiques moléculaires des interfaces ségrégées. Les détails atomistiques des simulations alimenteront de nouveaux modèles continus basés sur l'excès d'énergie libre interfaciale, capables de saisir les processus chimio-mécaniques aux interfaces, y compris les interactions complexes entre les défauts présents aux joints de grains. Des essais nanomécaniques expérimentaux et numériques permettront d'explorer la réponse mécanique des alliages de Mg, y compris l'interaction avec les dislocations, et de décrire le rôle de la ségrégation des solutés aux interfaces.
SILA vise à obtenir une description précise continue des joints de grains avec des éléments ségrégués, basée sur l’expérience, afin d'améliorer les modèles de comportement des alliages vieillis par déformation. Ceci est de première importance pour les alliages d'ingénierie et les alliages recyclés dont les solutés ségrégués aux interfaces ont un impact important sur les propriétés mécaniques.