Thèmes de recherche

L'activité de recherche du laboratoire est essentiellement orientée vers la synthèse, l'étude et le développement d'alliages métalliques à haut point de fusion, et plus particulièrement d'alliages à base de titane ou de zirconium.

Son objectif consiste à contribuer au développement d'alliages innovants pour l'industrie, notamment dans les secteurs de l'aéronautique et de l'automobile (alliages base titane, aluminium), du nucléaire (alliages base zirconium) et du biomédical (alliages base titane, molybdène, tantale, nitrures, etc.).
Ces alliages, en particulier les alliages de titane type b-métastables, présentent un fort potentiel d'applications, tant dans le domaine des biomatériaux métalliques que dans celui de la mécanique.

Ces recherches abordent les concepts fondamentaux et appliqués des matériaux et privilégient l'étude du comportement des alliages avec l'environnement et de leur évolution structurale et nano-structurale au cours de traitements thermiques et/ou thermomécaniques.
En phase avec les préoccupations de la communauté scientifique, elles sont renforcées par diverses collaborations universitaires et industrielles et enrichies par de nombreux travaux sur des actions spécifiques, dans le cadre de l'accueil de stagiaires ou de collaborations externes.

Cette activité s’articule autour de deux axes :

• Métallurgie structurale et propriétés d'alliages base Titane, Zirconium, Hafnium, Aluminium
• Réactivité du solide : interdiffusion, interactions métaux-gaz chauds (N₂, O₂), métaux-céramiques, mécanismes réactionnels et filiations structurales

Métallurgie structurale et propriétés d'alliages base Titane, Zirconium, Hafnium, Aluminium

Etude des évolutions structurales et nanostructurales au cours des traitements thermiques et thermomécaniques, caractérisation des cinétiques de transformation associées. Recherches axées essentiellement sur des alliages base Ti, Zr, de type b ou b-métastable :  - transformations à l'état solide  - recristallisation, texture   - caractérisation des mécanismes de déformation plastique Etude des verres métalliques base Zr et Al :  - dévitrification  - mécanismes de nanocristallisation thermiquement activés Propriétés physiques (conductivité thermique, résistivité électrique, etc.) Propriétés et comportement mécanique (essais mécaniques : dureté, traction, compression) Mise en forme des alliages, texture induite par laminage

Quelques résultats

• Transformations structurales et nanostructurales au cours de traitements thermiques et thermo-mécaniques
   - Étude du vieillissement des alliages base titane de type b
• Caractérisation de nouveaux biomatériaux métalliques
   - Élaboration d'alliages de type b-Ti pour applications biomédicales
• Propriétés et comportements mécaniques
   - Caractérisation des déformations plastiques lors de la mise en forme d'un alliage biocompatible
   - Étude de l'anisotropie plastique du zirconium : identification du critère de Hill
• Verres métalliques et nanocristallisation d'alliages amorphes
   - Stabilité des verres métalliques
   - Nanocristallisation thermiquement activée

Réactivité du solide : interdiffusion, interactions métaux-gaz chauds (N₂, O₂), métaux-céramiques, mécanismes réactionnels

• Interdiffusion dans les métaux et alliages à base de Titane, Zirconium, Hafnium, Molybdène, Vanadium, Tantale, Niobium
• Interaction et diffusion métal-gaz : nitruration, oxynitruration, oxydation, phénomènes d'oxydation ou de nitruration interne
• Diffusion dans les systèmes à plus de deux constituants : chemins de diffusion
• Interactions métal fondu-céramiques

Quelques résultats

• Interdiffusion en phase dans les alliages base titane
   - Alliages binaires Hf-Ti, Hf-Zr et Ti-Zr
   - Alliages binaires avec des éléments bétagènes : cas de Ti-Ta, Ti-Mo, Ti-V, Ti-Nb
   - Alliage ternaire Ti-Mo-Ta
• Réactivité à haute température des alliages base titane avec l'oxygène et l'azote
   - Oxydation des alliages Ti-Mo-Ta
   - Nitruration des alliages Ti-V, Ti-Mo et Ti-Ta entre 1200 et 1600°C
   - Étude de la lacune de miscibilité en phase entre les nitrures TiN et ZrN
   - Mise en forme des alliages en fonderie de précision : interaction moule-métal