Séminaire Programme Gradué Chimie PSL

The mechanical properties of materials, essential to our modern world, are largely determined by the three-dimensional arrangement of their microstructure. X-ray characterization techniques, whether performed at synchrotron or in the laboratory, now enable non-destructive, in situ, and correlative measurements of the microstructure of representative samples. These methods hold the promise to revolutionize materials characterization, the study of deformation and fracture mechanisms and the identification of constitutive behaviors at the scale of the microstructure.

This presentation will detail the results of several studies that offer new insights into the deformation of polymer materials on one hand and crystal plasticity of metallic materials on the other hand. Different characterization modalities were combined, such as diffraction and tomography for polymers, and EBSD, diffraction contrast tomography and topotomography for metals, at various stages of tensile deformation. These techniques allow direct in situ observation of the formation of deformation structures in the material bulk. Furthermore, 3D characterization facilitates the creation of a digital twin of the experiment, thanks to finite element mechanical simulation methods. This opens the way to a new paradigm where experiments and simulations at the microstructure scale can be used together to study plasticity and identify the parameters of material laws.

—

Les propriétés mécaniques des matériaux, essentielles à notre monde moderne, sont largement déterminées par l’arrangement tridimensionnel de leur microstructure. Les techniques de caractérisation basées sur les rayons X, qu’elles soient réalisées au synchrotron ou en laboratoire, permettent des mesures non destructives, in situ et corrélatives de la microstructure d’échantillons représentatifs. Ces méthodes promettent de révolutionner la caractérisation des matériaux, l’étude des mécanismes de déformation et de rupture, ainsi que l’identification des comportements constitutifs à l’échelle locale.

Cette présentation détaillera les résultats de plusieurs études qui offrent de nouvelles perspectives sur la déformation des matériaux polymères et la plasticité cristalline des matériaux métalliques. Différentes modalités de caractérisation ont été combinées, telles que la diffraction et la tomographie pour les polymères, ainsi que l’EBSD, la tomographie à contraste de diffraction et la topotomographie pour les métaux, à divers stades de déformation en traction. Ces techniques permettent d’observer directement in situ la formation des structures de déformation. De plus, la caractérisation 3D facilite la création d’un jumeau numérique de l’expérience, grâce à des méthodes de simulation mécanique par éléments-finis. Cela ouvre la voie à un nouveau paradigme où expériences et simulations à l’échelle de la microstructure peuvent être utilisées conjointement pour étudier la plasticité et identifier les paramètres des lois matériaux.