Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement (LaSIE) - UMR CNRS 7356

Projets

Ameur El Amine Hamami — 2020-07-07T09:20:33Z

- E4 - DMPR / E4 - DMPR

Membres

qtrinh — 2019-02-07T16:08:11Z

Équipements de Recherche

qtrinh — 2019-01-16T16:22:58Z

Opération 2 - Thème 1 - Protection des Matériaux et Revêtements

Contact : Sébastien Touzain, Stéphanie Mallarino, Dao Trinh

DSC Q100 - Differential Scanning Calorimetry

L'analyse Calorimétrique Différentielle (Differential Scanning Calorimetry DSC en anglais) est une technique d'analyse thermique. Elle mesure les températures et les flux de chaleur associés aux transitions dans un matériau en fonction du temps et de la température dans une atmosphère contrôlée.

Ces mesures fournissent des informations qualitatives et quantitatives sur les transformations physiques et chimiques entrainant des échanges de chaleur endothermiques ou exothermiques, ou des variations de capacité calorifique.

Il est alors possible de déterminer par exemple les températures de transition vitreuse, les températures de fusion et de cristallisation, la stabilité à l'oxydation, de mesurer les enthalpies de réaction.

Responsable : MALLARINO Stéphanie

DMA Dynamic Mechanical Analysis

L'analyse mécanique dynamique (Dynamic Mechanical Analysis DMA en anglais) est une technique qui déforme mécaniquement un matériau et mesure sa réponse en fonction de la température ou du temps. La déformation peut être appliqué sinusoïdalement, de manière constante ou étagée, ou avec une vitesse donnée.

Elle permet la détermination des propriétés viscoélastiques (module de conservation, amortissement des matériaux) sur un spectre de temps et de température, de détecter les mouvements moléculaires (transition vitreuse, transitions Secondaires) et de mettre en avant des relations entre propriétés et structure ou morphologie.

Responsable : Stéphanie MALLARINO

DMA Accessoire

Responsable : MALLARINO Stéphanie

SECM Biologic M470 - Scanning Electrochemical Microscopy

Les techniques électrochimiques locales comme la microscopie électrochimique à balayage (SECM) ont une place importante dans l'étude des processus électrochimiques.

SECM permet, au moyen d'une ultramicroélectrode utilisée comme sonde locale, de caractériser localement la topographie ou la réactivité de surface d'un substrat. Elle est maintenant considérée comme étant une technique puissante, quantitative, permettant d'obtenir une imagerie électrochimique de haute résolution pour élucider les propriétés et la réactivité d'une grande variété d'interfaces et de processus interfaciaux.

Responsable : Dao TRINH

Opération 2 - Thème 2 - Ingénierie des surfaces haute température

Contact : Gilles Bonnet, Fernando Pedraza

Delta Thermique furnace for thermal cycling

Le four Delta thermique permet de tester automatiquement, en conditions de cyclage thermique à haute température, un grand nombre d'échantillons de laboratoire ou des pièces de grande dimension. L'objectif est de déterminer la résistance d'alliages métalliques revêtus ou non dans des conditions les plus proches possible de celles rencontrées en service.

Responsable : Fernando PEDRAZA

Diffractometer INEL EQUINOX 6000.

Responsable : Patrick GIRAULT

Laser Flash Analyzer

L'analyseur par flash laser a pour but de déterminer la diffusivité thermique d'échantillons métalliques et/ou céramiques. Une impulsion laser permet d'apporter de la chaleur sur une face de l'échantillon, qui est ensuite mesurée, après diffusion, sur la face opposée à l'aide d'un détecteur IR.

Responsable : Fernando PEDRAZA

Thermobalance SETARAM (E/SETEVO16-1F)

La Thermobalance SETARAM (E/SETEVO16-1F) permet de suivre in situ, par pesée en continu, la variation de masse d'un échantillon placé dans diverses atmosphères gazeuses à température élevée. Cette mesure permet de déterminer la cinétique des réactions se produisant au niveau de l'échantillon.

Responsable : Fernando PEDRAZA

Présentation

Emmanuel Bozonnet, qtrinh — 2019-01-16T14:09:00Z

– Coordinateur : Fernando PEDRAZA
– Annuaire : membres de l'axe

Stratégie scientifique

Les activités de recherche menées visent à comprendre l'impact de la structure intime de la matière (aux différentes échelles : atomique, moléculaire et microstructurale) sur les processus de corrosion des matériaux et leurs conséquences sur la durabilité de ceux-ci. Cette approche, de type « métallurgie physique », sera particulièrement développée sur des métaux revêtus ou non, ou encore ayant fait l'objet de traitements de surface.

Stratégie scientifique : la compréhension de l'impact de la microstructure (ici à l'échelle atomique, moléculaire et microstructurale) sur les processus de dégradation et leurs conséquences sur la durabilité des matériaux.

La maîtrise acquise de nombreux procédés d'élaboration de revêtements, aussi bien métalliques que céramiques ou encore organiques, de traitements de surface et, également, de nombreuses techniques de caractérisation, globales ou locales, doivent permettre de proposer et développer de nouvelles solutions alternatives pour la protection des matériaux, en vue de réduire leur sensibilité aux phénomènes de dégradation dans les milieux agressifs.

Transferts de masse et de chaleur à différente échelle

Organisation

Cet axe DMPR se décline selon deux opérations majeures de recherche concernant :

Opération 1 : Relations Microstructure & Propriétés des Matériaux
Opération 2 : Protection des Matériaux & Revêtements

Thème 2 - Ingénierie des surfaces haute température

qtrinh — 2019-01-16T13:25:54Z

Introduction

Les activités de recherche du groupe « ingénierie de surface pour les environnements à haute température » répondent à la fois aux enjeux scientifiques et technologiques.

Nous concentrons nos études sur la compréhension du comportement des matériaux exposés à des environnements agressifs à des températures élevées afin de concevoir les méthodes de protection appropriées (revêtements / modification de surface) pour, par exemple, les moteurs aéronautiques et les centrales de production d'énergie (turbines à vapeur supercritique, centrales nucléaires ....) procurant une résistance à l'oxydation / corrosion adéquate et de propriétés thermiques adaptées.

Les matériaux de recherche comprennent principalement les aciers ferritiques, ferrito-martensitiques et austénitiques, les alliages de nickel et ses superalliages.

Les principales méthodes de protection étudiées concernent les revêtements de diffusion (Al, Al / Cr, Al / Si, Al / Pt, etc.) par barbotine (slurry) et revêtements en couche (overlay) d'oxydes de terres rares, Pt, Ni, etc., obtenus par électrodéposition. En collaboration avec d'autres partenaires académiques, de recherche et industriels l'accès à d'autres techniques de revêtement (CVD, out-of-pack, pack cementation, projection plasma, HVOF et EB-PVD) et aux revêtements barrière thermique (TBC) permet de compléter le panel des recherches menées dans le groupe.

Les activités de réparation des pièces endommagées, après leur utilisation, sont également étudiées par décapage sélectif de produits de corrosion et/ou d'oxydation et de revêtements neufs et usés par des méthodes chimiques et électrochimiques.

Des activités complémentaires sont dédiées au rôle des contraintes résiduelles dans l'endommagement mécanique des couches d'oxydes thermiques. Un accent particulier est mis sur le suivi in situ des états de chargement du système métal/oxyde ceci à différentes échelles de résolution spatiale. Des investigations en ce sens sont menées sur différents alliages métalliques fonctionnant à hautes températures.

Les principaux moyens d'étude comprennent : fours d'oxydation isotherme et cyclique (jusqu'à 1600°C, vapeur d'eau, atmosphères contrôlées…). Méthodes de dépôt par slurry et potentiostat / galvanostat (6 canaux, 3 électrodes, tension max. 5V et courant max. 20 A). Analyses thermiques : TGA, DSC, flash laser, dilatométrie vertical (jusqu'à 1600 °C) permettant, par exemple, la détermination de la conductivité thermique. Anlyses physico-chimiques et structurelles : DRX, spectroscopie Raman, SEM/EDS, mouillabilité (énergie de surface). Les modèles thermodynamiques et cinétiques/diffusion sont réalisés par HSC, Thermocalc et DICTRA.

Current Project

Current Project
Les projets actuels
Slurry Al-based coatings for protection in steam and oxy-fuel conditions of ultrasupercritical steam turbines (European project “POEMA”)
Low-k thermal barrier coating systems in single step process by slurry
Selective dissolution of corrosion products and coatings of turbine blades (SR Technics, SAFRAN-SNECMA)
Investigation of residual stresses in chromia formers (ALS/ESRF Proposals)
Mechanical properties of zirconium/zirconia system. Role of interfacial stresses (Homing-Plus Program)

Membres du groupe

Professeurs des Universités : BONNET Gilles, GROSSEAU-POUSSARD Jean-Luc, PEDRAZA Fernando
Maîtres des Conférences : BALMAIN Josseline, GIRAULT Patrick
Chercheurs invités/Post-docs : PROY Manuel, TSURTSUMIA Olga
Doctorants : BOISSONNET Germain, BOULESTEIX Claire, GREGOIRE Benjamin, LE GUEVEL Yves.

Opération 2 : Protection des Matériaux et Revêtements

qtrinh — 2018-10-11T13:42:00Z

Objectif

Cet axe de recherche a pour objet l'étude de la durabilité des matériaux en milieux agressifs et les méthodes permettant de les protéger, tout particulièrement par modification de leurs propriétés de surface, que ce soit par dopage ou par élaboration de revêtements métalliques, céramiques, composites ou polymères.

L'originalité est de coupler les sollicitations environnementales chimiques, physiques et mécaniques et de questionner les effets d'échelles et les couplages multi-physiques sur des systèmes complexes). L'utilisation de techniques électrochimiques locales en lien avec ces propriétés constituera une autre originalité de nos activités.

Trois thèmes de recherche

Protection des Matériaux et Revêtements
Ingénierie des surfaces pour des environnements haute température
Peintures, polymères et composites.

Opération 1 : Relations Microstructure et Propriétés des Matériaux

qtrinh — 2012-10-11T14:05:00Z

L'objectif

L'objectif des travaux de recherche est de relier les états métallurgiques de revêtements métalliques ou inorganiques synthétisés aux propriétés mécaniques et fonctionnelles.

L'opération compte poursuivre ses efforts de réflexion dans le domaine de la corrosion sous contrainte. Son approche originale couplant expérience et modélisation avec une vision métallurgie physique des processus de corrosion sera renforcée dans deux domaines : Etat métallurgique et réactivité de surface et Interactions hydrogène/métallurgie/état de contrainte.

Stratégie scientifique et organisationnelle : la compréhension de l'impact de la microstructure (ici à l'échelle atomique, moléculaire et microstructurale) sur les processus de dégradation et leurs conséquences sur la durabilité des matériaux.

Deux thèmes de recherche :

État métallurgique et réactivité de surface
Interactions hydrogène/métallurgie/état de contrainte.

Impact de la microstructure sur les processus de dégradation

Thème 1 : état métallurgique et réactivité de surface

Sur le premier thème, nous poursuivrons l'étude de l'impact des divers éléments microstructuraux sur les processus de corrosion en nous attachant à deux aspects fondamentaux : le rôle de l'hydrogène sur les cinétiques de dissolution et l'impact d'une déformation plastique sur la formation et la stabilité des films d'oxydes.

Thème 2 : interactions hydrogène/métallurgie/état de contrainte

Le deuxième thème continuera sa dynamique basée d'une part sur l'étude des mécanismes élémentaires de plasticité et les problématiques de transitions d'échelles et d'autre part sur l'approche locale de la rupture couplée à des processus de diffusion. A cela s'ajoute la volonté de mettre à disposition nos connaissances sur les processus d'hydruration sur le stockage et la production d'hydrogène.