Propriétés thermomécaniques
L’objectif scientifique du groupe d’étude des propriétés thermomécaniques de l’INISMa-CRIBC est l’analyse et la compréhension des différents aspects de la mécanique des solides, depuis l’échelle de la microstructure des matériaux jusqu’à celle du calcul des structures et des procédés de fabrication. Nos études portent essentiellement sur les matériaux céramiques et les composites céramique/métal qui peuvent adopter la forme de composants massifs ou de revêtements.
Dans ce cadre, l’INISMa-CRIBC dispose d’équipements lui permettant d’étudier un large spectre des propriétés mécaniques des matériaux telles que par exemple:
Pour les matériaux massifs :
- La résistance à la rupture en traction, en flexion,
- La résistance à la fissuration (ténacité),
- La détermination des propriétés élastiques (module de Young, coefficient de poisson, coefficient de compressibilité) par résonance,
- La microdureté et la macrodureté,
- La mesure des états de surface (rugosimétrie, reconstruction topographique…)
- La résistance à l’usure par abrasion ou érosion,
- …
Pour les revêtements :
- la résistance à l’adhérence (par traction ou par scratch test),
- la résistance cohésive des revêtements par sclérométrie,
- les techniques de micro et de nano-indentation instrumentée (cartographies de dureté, module de young),
- …
En outre, l’INISMa-CRIBC dispose d’outils de simulation numérique multiphysique (ex : COMSOL Multiphysics) lui permettant d’exploiter ces résultats de caractérisation pour la prédiction du comportement en service des composants et des structures. L’étude des déformations et des contraintes induites dans une pièce sous l’effet d’un chargement mixte thermo-mécanique ou la conception et l’optimisation de structures de manière à satisfaire un cahier des charges spécifique sont du ressort de cette activité.
Une partie importante de l’activité de caractérisation mécanique est également tournée vers la mise au point de méthodes innovantes de caractérisation de structures spécifiques, notamment en terme de propriétés de surface. Ces dernières années ont vu ainsi se succéder différentes recherches, essentiellement à visées normatives, au titre desquelles on peut citer :
"Définition d’un index de griffabilité visant la quantification de la résistance à la rayure de matériaux massifs"
"Mise au point de procédures d’essais applicables sur pièces céramiques réelles dans une optique de normalisation"
Ces recherches du groupe ont abouti à diverses présentations en conférence et publications dans des revues internationales à comité de lecture au titre desquelles nous citerons:
"Multiple Scratch tests and surface-related fatigue properties of monolithic ceramics and soda lime glass", F.Petit, C.Ott & F.Cambier ; Accepted for publication in the Journal of the European Ceramic Society
“Characterization of mechanical properties of suspension plasma sprayed TiO2 coatings using scratch test”, R.Jaworski, L.Pawlowski, F.Roudet, S.Kozerzki, F.Petit; Surf.Coat.Tech. 202 12 (2008) 2644-2653
“Relevance of instrumented micro-indentation for the assessment of hardness and Young’s modulus of brittle materials”, F.Petit, V.Vandeneede & F.Cambier; Mat.Sc.Eng., A 456 (2007) 252-260
“Fracture toughness and residual stress measurements in tempered glass by Hertzian indentation”, F.Petit, A.C.Sartiaux, M.Gonon & F.Cambier; Acta.Mater. 55 (2007) 2765-2774
“Study of SnO2 thin films deposited on soda-lime glass using the spray pyrolysis coating method”, T.Mahdaoui, N.Bouaouadja, M.Hamidouche, J.Simons, F.Petit; Int.Rev.Mech.Eng. 1 3 (2007) 257-261