Etudes microstructurales - Laboratoire de métallographie

Pour comprendre et améliorer le comportement des matériaux métalliques, il faut établir la liaison entre des phénomènes qui se déroulent à l'échelle microscopique et les propriétés macroscopiques. La structure interne des matériaux est composée de grains ou de particules de taille microscopique, qui constituent la microstructure. Celle-ci est observable par microscopie (optique ou électronique). C'est grâce à la modification contrôlée de la microstructure (notamment au cours de la fabrication ou de la mise en forme) que l'on obtient les propriétés désirées. D'autre part, toute évolution de la microstructure entraîne aussi une modification des propriétés.

Pour réaliser ces études microstructurales, le service dispose de moyens métallographiques dont les étudiants peuvent bénéficier au cours des travaux pratiques, et de machines d'essais mécaniques. Le laboratoire est équipé d’un microscope Olympus permettant des grossissements de 25 à 2 000 X ainsi que d’un stéréoscope Olympus également permettant des grossissements de 4 à 40 X. Tous deux sont équipés d’un dispositif d’acquisition d’images relié à un micro-ordinateur permettant l’analyse des images :

                               

 

Les matériaux étudiés par le laboratoire sont très variés : des composites à matrice métallique, en passant par les alliages de zinc ou d'aluminium , aux superalliages ou aux aciers au chrome.

Citons, pour illustrer les activités du laboratoire, les études microstructurales menées dans le domaine des superalliages de nickel utilisés dans la fabrication des aubes de turbines aéronautiques.

Ces alliages, très résistants, doivent être coulés en fonderie de précision. Au cours de cette opération, il peut se développer des microporosités qui détériorent les propriétés mécaniques. Une étude a mis en évidence les différents facteurs qui influencent la formation des microporosités, en relation avec la composition, la séquence de solidification et la microstructure des superalliages.

D'autres études ont concerné les transformations microstructurales observées au cours de maintiens à 100 et 250°C dans des alliages Zn-Al utilisés pour des pièces automobiles notamment. Nous avons pu corréler ces transformations à l'évolution des propriétés mécaniques au cours du fluage et mettre en évidence l'intérêt pratique de certains traitements thermiques.

 

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