Mécanique Physique et Interfaces (MPI)

• Endommagement des matériaux de structure en environnement réactif ou hydrogéné
• Propriétés sensorielles des matériaux

Responsable

Frédéric Christien
frederic.christien@mines-stetienne.fr
Tél. : 04 77 42 00 18

Présentation

Les activités du département MPI sont centrées sur un thème principal : l’étude des effets de l’environnement sur la durabilité des matériaux de structure. Ce thème regroupe un ensemble d’études et de recherches visant à caractériser, modéliser et simuler les couplages entre endommagement mécanique et endommagement d’origine physico-chimique, qui sont à l’origine d’un grand nombre de cas de dégradation et de ruine de structures en service (Corrosion Sous Contrainte assistée par l’hydrogène de pipelines sous protection cathodique par exemple) ou constituent un frein à la mise en œuvre de solutions innovantes dans les domaines de l’énergie (concepts de réacteurs nucléaires de génération IV, transport et stockage de l’hydrogène gazeux…) ou des transports (nouveaux alliages d’aluminium pour l’aéronautique, aciers à très haute limite d’élasticité pour l’automobile…). Les phénomènes étudiés sont les interactions entre corrosion, microstructure et déformation, les interactions hydrogène – plasticité, la fragilisation par l’hydrogène, les effets de l’oxydation a haute et moyenne température et la fragilisation intrinsèque ou induite par les environnements extrêmes (très hautes températures, métaux liquides, effets de l’irradiation…). Pour ce faire, nous mettons en œuvre des essais mécaniques (traction, fatigue, fluage…) sous environnements contrôlés (plateforme EMI) et nous bénéficions des moyens du centre SMS pour l’élaboration de matériaux modèles (plateforme MSM) et la caractérisation microstructurale et physico-chimique (plateforme CMS), avec un accent particulier mis sur l’analyse des surfaces et des interfaces. Enfin, nous mettons en œuvre des modèles physiques et physico-chimiques et simulations numériques de l’endommagement aux échelles atomique, micro- et mésoscopique.

Chiffres clés

• 5 Enseignants Chercheurs (3 Habilités à Diriger des Recherches, 2 Chargés de Recherche)
• 1 Ingénieur
• 8 Techniciens
• 8 à 10 Chercheurs en CDD ou en formation
• 600 k€ et 3 bourses de thèses sur financements extérieurs

Domaine de recherche

Le thème des « effets de l’environnement » est décliné en 4 sous-thèmes et onze sujets actuellement à l’étude :

• Milieu primaire des Réacteurs à Eau Pressurisée
  • Corrosion Sous Contrainte Assistée par l’Irradiation des aciers inoxydables austénitiques
  • Oxydation des alliages à base de nickel
• Effets de l’Hydrogène
  • Rupture Intergranulaire semi-fragile des alliages d’aluminium
  • Protection cathodique des structures offshore / enterrées
  • Interactions Hydrogène-Plasticité
• Processus anodiques / Déalliage
  • Interactions Corrosion-Déformation
  • Corrosion Caustique des aciers inoxydables austénitiques et duplex
  • Corrosion localisée des alliages d’aluminium
• Surfaces / Interfaces
  • Fragilité intergranulaire (intrinsèque / induite par l’environnement)
  • Endommagement physico-chimique de surface
  • Traitements de surface / protection contre la corrosion

Membres du département

Partenaires

Organismes de financement

• UE : FP6, FP7, Euratom, RFCS
• Agence Nationale de la Recherche

Groupe industriels mondiaux des secteurs de l’énergie, des transports et de la production de matériaux

• Alcan
• Areva
• EADS
• EDF
• Sintef
• Total

Organismes de recherche français et internationaux

• CNRS, CEA, IFP, ONERA, Institut de la Corrosion (France)
• SCK, Institut de Soudure, CEBELCOR (Belgique)
• BAM, Berlin, GKSS, Hamburg (Allemagne)
• Los Alamos et Sandia National Laboratories (USA)
• VTT industrial Systems (Finlande)
• National Physical Laboratory (Royaume Uni)

Universitaires

• Ecole des Mines de Paris et de Nancy, Université de Bourgogne, Université Bordeaux I, INP Grenoble, INP Toulouse, ENSMA Poitiers (France)
• Université du Michigan a Ann Arbor, Université de l’Illinois a Urbana-Champaign (USA)
• Université de Tohoku à Sendai (Japon)
• UMIST, Université de Guildford, Université de Birmingham (Royaume Uni)
• Université du Queensland (Australie)
• Université de l’Alberta (Canada)
• Université Helmut Schmidt à Hambourg, Université de Stuttgart (Allemagne)
• Helsinki University of Technology (HUT, Finlande)
• Norwegian University of Science and Technology (NTNU, Norvège)
• Université de Technologie de Cracovie (Pologne).

  

  Caractérisation expérimentale et simulations multi-échelles

  

  Essais mécaniques sous environnements contrôlés

  

  Endommagement intergranulaire d’un acier inoxydable

  
  

Sciences des Matériaux et des Structures