Caractérisation mécanique par indentation multi-échelles

Unités de Recherche impliquées : MSMP-Lille, UMET-Lille, LGCgE-Lille et Douai, IEMN-Lille

De manière générale, on s’intéresse à la caractérisation mécanique des matériaux, principalement par indentation, avec une approche matériaux en prenant en compte divers paramètres (multiphasique, hétérogène, poreux, revêtu, …) et une approche plutôt orientée vers le développement de la technique d’indentation. Toutes les échelles de mesure sont abordées, de la nano à la macro, différents modes sont utilisés, classiques, CSM et multi-cycliques et différentes propriétés sont étudiées.

 

Du  point  de  vue  scientifique,  et  outre  la  caractérisation  mécanique  des  matériaux,  on  s’intéresse  audéveloppement de l’indentation instrumentée aux différentes échelles de mesure pour la détermination des propriétés mécaniques de surface. Il s’agit principalement de la dureté mais aussi du module d’élasticité, de la ténacité et des propriétés mécaniques de traction par méthodes inverses, des lois de comportement en fluage et en relaxation. Notre objectif est d’approfondir nos connaissances sur la méthodologie, ses contours et ses limites pour l’obtention de propriétés fiables et pertinentes. C’est pourquoi nous étudions une grande variété de matériaux sous formes massives aux comportements mécaniques différents (des métaux aux céramiques), de matériaux revêtus de films minces (< 10 µm) ou plus épais (qq 100 de µm) de structures homogène ou hétérogène ou encore des matériaux à gradient de propriétés en surface obtenus par traitements mécaniques ou thermochimiques. Cette diversité d’étude de cas nous a permis de bien progresser sur la connaissance des matériaux nouveaux mais des verrous scientifiques restent encore à lever :

•   La prise en compte des paramètres suivants : rigidité de la machine, défaut de pointe, estimation de l’aire de contact, prise en compte des déformations autour de l’empreinte.

•   L’effet de taille en indentation selon l’échelle de mesure.

•   L’étude de propriétés et de lois de comportement comme le fluage et la relaxation.

•   La modélisation des propriétés mécaniques des matériaux revêtus ou à gradient.

•   La recherche de paramètres pertinents pour caractériser les matériaux fortement hétérogènes.

Cette approche multi-matériaux et multi-échelles permet de nous adresser à de nombreuses disciplines, le génie- civil pour l’étude des bétons recyclés, les matériaux de la microélectronique, la médecine avec les prothèses de hanche (hydroxyapatite), les matériaux du transport comme les garnitures de frein, …