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Réunion annuel GDR-IRN HOWDI

 

Nous avons le plaisir d’annoncer qu’il est désormais possible de soumettre un résumé au premier congrès du GDR HOWDI.

Le groupement de recherche HOWDI (hétérostructures de van der Waals de basse dimensionalité) réunit des chercheurs de France et de l’étranger actifs sur les propriétés physiques des assemblages de van der Waals. L’objectif du GDR-IRN HOWDI est d’inciter, supporter et mettre en relation les activités de recherche sur le graphène, d’autres matériaux 2D et les nanotubes. Pour plus d’informations sur le réseau, visitez : http://gdr-howdi.org/?lang=fr

La réunion annuel aura lieu à Dourdan, en région parisienne, du 9 au 13 mai 2022. Les participants seront hébergés dans le village vacances « Le Domaine du Normont » pour toute la durée de l’évènement. Le programme inclut des interventions invitées, des tutoriaux, des interventions orales, des posters et des évènements sociaux. Pour plus de renseignement sur ces rencontres, rendez-vous sur https://howdi2022.sciencesconf.org/

Contact local: Lorenzo Sponza 

Journées du laboratoire

Du 12 au 15 octobre 2021, l’ensemble des personnels du LEM et quelques chercheurs invités ont présenté leurs activités de recherche lors des « journées du laboratoire ».  Dans une période où le travail à distance prend une place de plus en plus importante, les principaux objectifs de ce séminaire ont été de renforcer les interactions scientifiques entre les membres de l’unité et la cohésion du laboratoire. Alternance d’exposés scientifiques et techniques, de tables rondes et de moments de convivialité, l’édition 2021 a permis au personnel de l’unité de resserrer les liens dans un cadre ensoleillé et dans la bonne humeur !

La preuve par l’image – The spaghetti incident

L’image « The Spaghetti incident » de Riccardo Gatti et Laurent Korzeczek, lauréate du concours 2021 « la preuve par l’image » du CNRS. Cette image issue d’une simulation numérique, illustre une microstructure de dislocations se développant à l’intérieur d’un échantillon en cuivre suite à l’ouverture d’une fissure. Elle montre le rôle important des simulations numériques dans la compréhension et la prédiction du comportement collectif de ces défauts associés à la déformation des matériaux soumis à des contraintes mécaniques et/ou thermiques.

Les vingt images  lauréates du concours 2021 choisis par le jury composé de professionnels de l’image et de scientifiques sont disponible ici.

Prix de thèse : Étienne Carré

Bravo à Étienne Carré pour l’obtention du prix de thèse ONERA 2021 du domaine « Matériaux et Structures ».  Ce prix décerné chaque année par des chercheurs sénior de l’ONERA a pour objectif d’encourager les futurs chercheurs sur la voie de l’excellence et de distinguer des travaux remarquables. La présentation d’Etienne intitulée « Luminescence infrarouge à base de phosphore noir » est disponible ici (https://www.youtube.com/watch?v=sIL6nHMUmLM&t=7s). Ses travaux se déroulent dans le cadre du projet de recherche ANR17-CE24-0023 EPOS-BP impliquant les laboratoires LEM (UMR ONERA/CNRS), GEMaC (UMR UVSQ/CNRS), UMPhy (UMR THALES/CNRS)  et THALES TRT.

Impact de l’écrouissage thermique sur la précipitation de phases durcissantes lors de la fabrication par SLM d’un alliage d’aluminium

Frederico Orlacchio

LEM, UMR ONERA-CNRS – SIAM, ONERA

La Fabrication Additive suscite un grand intérêt à la fois dans les milieux académiques et industriels notamment en vue d’une réduction des déchets de matières premières et pour l’optimisation des composants fabriqués. Pendant le stage réalisé entre l’unité SIAM du DMAS/ONERA et le LEM (CNRS/ONERA), une attention particulière a été portée à l’impact de l’écrouissage thermique sur la précipitation des phases intermétalliques dans l’alliage d’aluminium Al-4Fe, fabriqué par fusion laser sur lit de poudre (L-PBF pour Laser Powder Bed Fusion). Dans un premier temps, une étude expérimentale à différentes échelles a été réalisée afin de caractériser la microstructure du matériau Al-4Fe dans son état métallurgique après fabrication. Les échantillons étudiés sont issus de différentes conditions de fabrication. La microstructure de grains ainsi que la précipitation de phases riches en fer ont été étudiées par différentes techniques de microscopie (optique, MEB, TEM). Dans un deuxième temps, l’évolution de la dureté et les modifications de la microstructure suite à la mise en œuvre de différents traitements thermiques post-fabrication ont été caractérisées. Les petites désorientations à l’intérieur des grains ont été mesurées par EBSD afin d’obtenir des informations sur l’écrouissage du matériau lors de ces traitements. Enfin, les différentes contributions nécessaires au développement d’une modélisation de la dureté de ces alliages ont été discutées.

Mardi 28 septembre 2021 à 9h30

en visioconférence sur le lien suivant : https://rdv.onera.fr/seminaireLEM

Etude de la transition solide-liquide de nanoparticules Ag-Pt

Djahid Oucheriah

LEM, UMR ONERA-CNRS

A l’échelle nanométrique, les nanomatériaux possèdent des propriétés uniques qui diffèrent fortement de celles du matériau massif. Dans le cas des nanoparticules de type AgPt, nous avons cherché à étudier la transition solide-liquide de nanoparticules de différentes tailles et compositions. Dans ce but, nous avons effectué des simulations à l’échelle atomique à partir d’un potentiel semi-empirique intégré dans un code Monte Carlo pour relaxer les structures. En procédant ainsi, nous avons observé que la température de fusion diminue avec la taille des nanoparticules (systèmes purs et alliages). Par ailleurs, cette même température de fusion augmente avec la composition en Pt. Toutefois, notre analyse fine montre que la fusion de la nanoparticule passe systématiquement par une étape intermédiaire avec un coeur cristallin (pur Pt ou AgPt selon la composition) et une couche d’Ag liquide.

Jeudi 29 juillet 2021 à 11h00

en visioconférence sur le lien suivant : https://cnrs.zoom.us/j/98877547159

François Ducastelle nous a quittés

C’est avec une très grande tristesse que nous avons appris le décès brutal de notre collègue François Ducastelle, survenu vendredi 2 juillet 2021.

François est entré en 1965 comme stagiaire à l’ONERA où il a été embauché comme ingénieur en 1968. Il y a préparé ses deux thèses et mené toute sa carrière de chercheur. De 1981 à 1997, il a été chef de la Division de Physique des Solides au sein de la Direction des Matériaux (OM), puis a été directeur adjoint du LEM jusqu’à son éméritat en 2008.

Physicien hors pair, François a profondément marqué les nombreux champs disciplinaires qu’il a abordés : la structure électronique des métaux et de leurs alliages, la physique statistique de l’ordre-désordre et des transitions de phase, les modes de croissance et les propriétés spectroscopiques des matériaux de basse dimension. 

De par l’ampleur de ses travaux, son implication dans la direction du LEM et son enthousiasme pour la recherche, François a fortement contribué à façonner le laboratoire d’aujourd’hui et à son rayonnement.     

Tous ceux qui ont côtoyé François, des doctorants qu’il a formés aux très nombreux collègues qu’il a guidés et qui venaient chercher auprès de lui conseils et éclairages, témoignent de l’étendue de ses connaissances, de la profondeur de son analyse, de la puissance et de l’élégance de son raisonnement, de ses talents de pédagogue et de sa bienveillance.

Toujours actif et impliqué dans de nombreux projets, François a su maintenir une dynamique collective de recherche et de nombreuses interactions avec la communauté scientifique internationale.  Il interagissait également au quotidien avec de jeunes chercheurs en toute humilité et avec beaucoup d’humanité.

Un grand physicien s’en est allé. Son souvenir et son enseignement demeurent.

Sa disparation laisse beaucoup de tristesse et un grand vide au laboratoire.

Nos pensées vont à sa famille et à ses proches à qui nous présentons nos sincères condoléances.

Mathieu Fèvre (Mathieu.Fevre@onera.fr) est le point de contact pour les informations concernant les obsèques et les témoignages de soutien à sa famille.

Des témoignages et des souvenirs de notre collègue François peuvent être déposés au lien suivant : https://hommage.uneroseblanche.fr/odoklp

Etudes ab initio de la diffusion d’atomes légers dans γ-TiAl et investigation expérimentale sur l’oxydation de phases MAX

Dr.  Enrica Epifano

CIRIMAT, UMR 5085, toulouse France

 

Dans cet exposé, E. Epifano présentera les résultats de ses recherches postdoctorales menées à l’ONERA. La présentation comprendra deux parties. Dans la première partie, la solubilité et la diffusion des atomes légers (B, C, N, O) dans la phase intermétallique γ-TiAl sont étudiées par des calculs ab initio. L’accommodation des atomes légers dans les différentes positions interstitielles est étudiée par la théorie de la fonctionelle de la densité. Les barrières d’énergie pour leur diffusion entre les différents sites interstitiels sont calculées en utilisant la méthode Nudged Elastic Band (NEB) et les taux de saut atomique sont obtenus à partir de la théorie de l’état de transition. Les coefficients de diffusion sont obtenus à partir de la solution de l’équation de transport dans la limite du temps infini, en utilisant la méthode analytique de diffusion multi-états.

Dans la deuxième partie, des études expérimentales de la résistance à l’oxydation des phases MAX sont présentées. Les phases MAX constituent une nouvelle classe de matériaux qui présentent une combinaison extraordinaire de caractéristiques à la fois métalliques et céramiques. Certains des MAX sont alumina-formeurs et présentent donc une excellente résistance à l’oxydation. Les résultats présentés ici concernent une étude sur la phase quaternaire (Tix,Ga1-x)3AlC2, réalisée en collaboration avec l’Université Drexel de Philadelphie.

Vendredi 25 Juin 2021 à 14h00

en visioconférénce au lien suivant: https://rdv.onera.fr/seminaireLEM

Viviane Laut-Cothias nous a quittés

Viviane Laut-Cothias, notre assistante de direction, était une personne qui donnait le meilleur d’elle-même, avec le souci constant de se rendre utile auprès de tous. Elle était très attentionnée envers les autres et rayonnait d’une grande gentillesse. Son départ laisse un grand vide et beaucoup de tristesse.

Apport de l’imagerie par contraste de canalisation des électrons dans la plasticité des polycristaux

Dr. Antoine GUITTON1,2

1Université de Lorraine – CNRS – Arts et Métiers – LEM3, Metz, France
2LabEx Damas – Université de Lorraine, Metz, France
antoine.guitton@univ-lorraine.fr
 www.antoine-guitton.fr

 

Potentiel de l’A-ECCI pour les comparaisons multi- échelles entre les expériences et les simulations.

Bien que la mécanique des matériaux soit âgée de plus d’un siècle, elle reste encore confrontée à de nombreux défis conceptuels. Il faut, en effet, relier deux échelles extrêmes : l’échelle de l’échantillon (c.-à-d. macroscopique) et l’échelle des mécanismes fondamentaux (c.-à-d. microscopique). De plus, les statistiques d’observations sont généralement extrêmement faibles, si bien que d’une part l’incertitude est élevée et d’autre part la représentativité des mécanismes est très discutable.

La Microscopie Électronique en Transmission (MET) est l’une des techniques les plus connues pour observer et caractériser les dislocations dans des lames minces transparentes aux électrons (épaisseur de ≈100 nm avec un champ de vision utile de quelques μm) (1–4). Des études détaillées des dislocations à l’échelle microscopique apportent, en effet, des informations précieuses pour l’extrapolation de la réponse mécanique macroscopique des matériaux et peuvent alimenter des modèles numériques avancés de plasticité cristalline (4). Cependant, des questions fondamentales sur la représentativité des phénomènes observés doivent être soulevées, lors de l’extrapolation des discussions à un échantillon de taille millimétrique.

Dans ce cadre, nous avons combiné avec succès des essais mécaniques (nanoindentation et de traction in-situ) d’échantillons massifs avec une technique de caractérisation à l’échelle des dislocations : l’imagerie par contraste de canalisation des électrons (Accurate Electron Channeling Contrast Imaging : A-ECCI) (5). L’A-ECCI est une procédure non destructive offrant la possibilité de fournir, à l’intérieur d’un Microscope Électronique à Balayage (MEB), une imagerie par contraste de diffraction de type MET des défauts de sous-surface (jusqu’à une profondeur d’environ 100 nm) sur un échantillon massif centimétrique avec des résolutions encore inégalées (6).

Tout d’abord, la physique du contraste des défauts et les procédures expérimentales seront présentées (5; 7; 8). Deuxièmement, la pleine potentialité de l’A-ECCI pour suivre l’évolution des microstructures de déformation sera détaillée (9–11). Enfin, des comparaisons statistiques entre les modèles de plasticité cristalline et les expériences seront mises en évidence dans le cadre d’une première étape vers l’ingénierie des fonctionnalités (12–14).

Jeudi 27 Mai 2021 à 14h00

en visioconférénce au lien suivant: https://rdv.onera.fr/seminaireLEM

Références

[1] G.P. Bei, A. Guitton, A. Joulain, V. Brunet, S. Dubois, L. Thilly, and C. Tromas. Pressure-enforced plasticity in MAX phases : from single grain to polycrystal investigation. Philosophical Magazine, 93(15) :1784–1801, may 2013, doi : 10.1080/14786435.2012.755272, hal-hal-01501851.

[2] A. Guitton, A. Joulain, L. Thilly, and C. Tromas. Dislocation analysis of Ti2AlN deformed at room temperature under confining pressure. Philosophical Magazine, 92(36) :4536–4546, dec 2012, doi : 10.1080/14786435.2012.715250, hal-03041046.

[3] A. Guitton, A. Joulain, L. Thilly, and C. Tromas. Evidence of dislocation cross-slip in MAX phase deformed at high temperature. Scientific Reports, 4(1) :6358, may 2015, doi : https ://doi.org/10.1038/srep06358, hal-01503720.

[4]  K. Gouriet, P. Carrez, P. Cordier, A. Guitton, A. Joulain, L. Thilly, and C. Tromas. Dislocation modelling in Ti2AlN MAX phase based on the Peierls–Nabarro model. Philosophical Magazine, 95(23) :2539–2552, aug 2015, doi : 10.1080/14786435.2015.1066938, hal-01515323.

[5]  H. Kriaa, A. Guitton, and N. Maloufi. Fundamental and experimental aspects of diffraction for characterizing dislocations by electron channeling contrast imaging in scanning electron microscope. Scientific Reports, 7(1) :9742, aug 2017, hal-02392256.

[6]  J. Guyon, H. Mansour, N. Gey, M.A. Crimp, S. Chalal, and N. Maloufi. Sub-micron resolution selected area electron channeling patterns. Ultramicroscopy, 149 :34–44, feb 2015, doi : 10.1016/j.ultramic.2014.11.004, hal-01514962.

[7]  H. Kriaa, A. Guitton, and N. Maloufi. Modeling dislocation contrasts obtained by Accurate-Electron Channeling Contrast Imaging for characterizing deformation mechanisms in bulk materials. Materials, 12(10) :1587, may 2019, doi : 10.3390/ma12101587, hal-02392249.

[8]  H. Kriaa, A. Guitton, and N. Maloufi. Modelling Electron Channeling Contrast intensity of stacking fault and twin boundary using crystal thickness effect. Materials, 14(7) :1696, mar 2021, doi : 10.3390/ma14071696, hal-03118996.

[9]  A. Guitton, H. Kriaa, E. Bouzy, J. Guyon, and N. Maloufi. A dislocation-scale characterization of the evolution of deformation microstructures around nanoindentation imprints in a TiAl alloy. Materials, 11(2) :305, feb 2018, doi : 10.3390/ma11020305, hal- 02392252.

[10]  M. Ben Haj Slama, N. Maloufi, J. Guyon, S. Bahi, L. Weiss, and A. Guitton. In situ macroscopic tensile testing in SEM and Electron Channeling Contrast Imaging : pencil glide evidenced in a bulk β-Ti21S polycrystal. Materials, 12(15) :2479, aug 2019, doi : 10.3390/ma12152479, hal-02392248.

[11]  F. Habiyaremye, A. Guitton, F. Schäfer, F. Scholz, M. Schneider, J. Frenzel, G. Laplanche, and N. Maloufi. Plasticity induced by nanoindentation in CrCoNi medium-entropy alloy studied by accurate electron channeling contrast imaging revealing dislocation-low angle grain boundary interactions. Accepted in Materials Science and Engineering : A, 2021, hal-03118990.

[12]  M. Ben Haj Slama, V. Taupin, N. Maloufi, K. Venkatraman, A.D. Rollett, R.A. Lebensohn, S. Berbenni, B. Beausir, and A. Guitton. Electron channeling contrast imaging characterization and crystal plasticity modelling of dislocation activity in Ti21S BCC material. Materialia, page 100996, mar, doi : 10.1016/j.mtla.2020.100996, hal-03094460.

[13]  K. Venkatraman, M. Ben Haj Slama, V. Taupin, N. Maloufi, and A. Guitton. Tuning critical resolved shear stress ratios for BCC- Titanium Ti21S via an automated data analysis approach. 2021, hal-03119000.

[14]  F. Habiyaremye, A. Guitton, X. Lei, T. Richeton, S. Berbenni, G. Laplanche, and N. Maloufi. Influence of the local dislocation density and configuration on the first pop-in load during instrumented nanoindentation. 2021.

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