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Les jeunes chercheurs à l’honneur contre la corrosion des matériaux

Où en est la recherche sur la durabilité des matériaux ? Les 8 et 9 avril prochains, lors des journées « Jeunes Chercheurs » 2015 organisées par le centre SMS (Sciences des matériaux et des structures) de Mines Saint-Etienne et le Centre Français de l’anticorrosion (CEFRACOR), la nouvelle génération sera à l’honneur pour présenter les dernières avancées dans la lutte contre la corrosion des matériaux en environnement dit « agressif ».

Les journées « Jeunes Chercheurs » 2015 ont pour but de rassembler les doctorants dont les thèses sont en cours, leurs directeurs de thèse, et les chercheurs confirmés impliqués dans la problématique « durabilité des matériaux sous environnements qualifiés d’agressifs ».

Pendant deux jours, les doctorants présenteront leurs travaux de thèse à l’oral ou en exposant des posters. Chaque session sera ouverte par l’intervention d’un « expert » de la thématique abordée. L’objectif est de susciter le dialogue et le débat entre doctorants et chercheurs, mais aussi avec des industriels impliqués dans ces thématiques : l’occasion de faire un état des lieux et de dresser un panorama des recherches consacrées à la compréhension du rôle des contraintes sur les processus de corrosion et de fragilisation par l’hydrogène.

Comprendre les interactions entre milieux agressifs et matériaux

Le 8 avril, les présentations porteront sur la corrosion sous contrainte et l’interaction corrosion/déformation. Ce type de corrosion correspond au développement de fissures, pouvant aller jusqu’à la rupture complète du matériau sous l’action combinée d’une tension mécanique et d’un milieu corrosif.

Le 9 avril, le matin, les chercheurs aborderont le sujet de la fragilisation par l’hydrogène. Il arrive en effet que des atomes d’hydrogènes pénètrent dans les réseaux métalliques via l’atmosphère environnante, les procédés d’électrolyse ou encore la corrosion électrochimique. Or, leur présence affaiblit les liaisons métalliques, ce qui peut entraîner d’importantes détériorations du métal et lui faire perdre ses propriétés mécaniques.

Enfin, l’après-midi, ils traiteront de la fatigue-corrosion, qui est due à des contraintes cycliques et pour laquelle la teneur en oxygène du milieu, sa température, son acidité, sa composition ont une grande influence sur la durabilité du matériau.

Spectromètre Auger-XPS du laboratoire « Analyses de surface » de l’EMSE - organisateur des JJC en 2015 , un instrument unique par sa configuration maison (partie de droite sur l’image) pour l’étude de la fragilité intergranulaire intrinsèque et de l’endommagement aux interfaces en conditions agressives, typiquement pour quantifier le vieillissement des matériaux dans les centrales nucléaires.
Spectromètre Auger-XPS du laboratoire « Analyses de surface » de l’EMSE – organisateur des JJC en 2015 , un instrument unique par sa configuration maison (partie de droite sur l’image) pour l’étude de la fragilité intergranulaire intrinsèque et de l’endommagement aux interfaces en conditions agressives, typiquement pour quantifier le vieillissement des matériaux dans les centrales nucléaires.

Nucléaire, pétrole, gaz : trois doctorants de Mines Saint-Etienne présentent leur thèse

Jean-Gabriel Sezgin prépare une thèse sur la modélisation de la diffusion de l’hydrogène dans de très grandes pièces métalliques, servant en particulier à l’industrie nucléaire, en collaboration avec AREVA Creusot Forge.

Diego Leyser, lui, travaille sur la tenue à la fatigue-corrosion d’acier pour la fabrication de tubes flexibles, notamment utilisés pour extraire le pétrole des fonds marins, en collaboration avec l’Institut de la Corrosion.

Et Clément Gayton cherche à comprendre la métallurgie physique des matériaux pour les compresseurs de gaz et ses relations avec la tenue en service, en collaboration avec Thermodyn SAS.

Trois questions à Krzysztof Wolski et Cédric Bosch

Quels sont les enjeux de la recherche sur la durabilité des matériaux à Mines Saint-Etienne ?

Cédric Bosch, chercheur au département Mécanique physique et interfaces (MPI) : L’enjeu est de comprendre comment les milieux agressifs interagissent avec les matériaux pour faire en sorte qu’ils durent le plus longtemps possible, et ainsi d’assurer l’intégrité et la sécurité des structures en service.

Krzysztof Wolski, Responsable du département MPI (SMS) : Il y a aussi un enjeu environnemental. Par exemple, au niveau de l’industrie du nucléaire, les matériaux sont conçus pour durer trente ans. Avec le Défi 60, on veut prolonger leur durée de vie jusqu’à 60 ans. Cela exige beaucoup de recherche fondamentale sur les risques d’endommagements possibles, dans des milieux très agressifs (température, irradiations, eau corrosive…).

Pourquoi organiser une journée « Jeunes Chercheurs » sur ce sujet ?

Cédric Bosch : En France, nous sommes une communauté de 100 à 150 chercheurs qui explorent ce sujet avec des techniques d’investigation qui progressent beaucoup. On a donc besoin de se réunir régulièrement. Ce rendez-vous est particulier, car on met à l’honneur les doctorants. Ce sont eux qui font les présentations et c’est l’occasion d’échanger avec leurs camarades sur des sujets proches et de questionner les plus âgés. Il a lieu tous les 18 mois, de sorte qu’un doctorant puisse participer deux fois, en début et en fin de thèse.

Quelle est l’expertise des chercheurs de Mines Saint-Etienne sur la durabilité de matériaux en service ?

Krzysztof Wolski : A Mines Saint-Etienne, nous avons un positionnement original : nous couplons une démarche métallurgique avec des outils adaptés et la modélisation de l’endommagement. Au sein du laboratoire de mécanique en milieu corrosif, dédié à l’étude de synergies entre corrosion et contrainte, nous reproduisons l’endommagement à partir de pièces fournies par les industriels. Puis, sur la plateforme technologique « Caractérisation des MicroStructures » (CMS), nous analysons les dommages obtenus lors de ces essais, notamment avec le spectromètre Auger-XPS, qui permet de décrire et d’analyser l’endommagement localisé sur les joints de grains : les points faibles des matériaux. Enfin, on modélise cet endommagement.

Journées « Jeunes Chercheurs 2015 »
Les 8 et 9 avril 2015
Hôtel du Golf
67, rue Saint-Simon
Saint-Étienne

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