Maîtrise des procédés, performance des matériaux
Le département « Procédés Métallurgiques, Durabilité, Matériaux » (PMDM) est un acteur reconnu dans le domaine des procédés d’élaboration pour la conception de matériaux avancés à microstructure maîtrisée, l’étude de leurs propriétés et de leur durabilité. Il développe ses activités de recherches sur l’élaboration de poudres métalliques et oxydes pour concevoir de nouveaux matériaux, sur la réalisation de pièces par frittage (conventionnel et non conventionnel) et par fabrication additive, sur l’assemblage de matériaux dissemblables par soudage Laser de matériau massif et compacté, sur la projection thermique et sur l’architectures de multicouches céramiques par tape casting et sérigraphie.
Il est composé de 45 Chercheurs et Enseignants-chercheurs et 16 Personnels Techniques et Administratifs dont 8 dédiés aux plateformes CALHIPSO et TITAN répartis sur 4 sites en Bourgogne Franche-Comté. Il forme environ 30 doctorants et 10 stagiaires chaque année.
- Site de Sevenans : UTBM – Université de Technologie de Belfort Montbéliard
- Site de Le Creusot : Université de Bourgogne – IUT de Le Creusot
- Site de Chalon-sur-Saône : Université de Bourgogne – IUT de Chalon
- Site de Dijon : Université de Bourgogne – IUT de Dijon-Auxerre, Polytech, UFR Sciences et Techniques
Thématiques de recherche
Métallurgie des poudres et fabrication additive
Le département PMDM possède un savoir faire dans le domaine de la métallurgie des poudres à la fois en terme de conception par différentes technologies (atomisation, agglomération, synthèse), en terme de matériaux (métaux, céramiques, polymères, composites etc.), et à la fois en termes de réalisation de pièces massives par les procédés de compaction et de fabrication additive :
– Elaboration de poudres : poudres métalliques par atomisation, poudres céramiques, composites par agglomération, synthèse de nanopoudres en milieu solvothermal
– Réalisation de pièces massives : compaction, fabrication additive, durabilité des matériaux frittés
Contacts
Sophie.Costil@utbm.fr
Tél : +33 3 84 58 32 35
Sophie.Le-gallet@u-bourgogne.fr
Tél : +33 3 80 39 61 63
Matériaux avancés : assemblages et robotisation haute énergie
Différents moyens techniques et de recherche sont disponibles au sein des plateformes technologiques du Creusot et de Sévenans. Sur ces deux sites sont développés des études afin d’améliorer les techniques d’assemblages et fonctionnalisation de surfaces par procédés de haute énergie (laser, arcs électriques, projection thermique) :
– Assemblage des matériaux métalliques par procédés de fusion
– Projection thermique
Contacts
Rodolphe.Bolot@u-bourgogne.fr
Tél : +33 3 85 73 10 42
Sihao.Deng@utbm.fr
Tél : +33 3 84 58 32 80
Corrosion des métaux et alliages à hautes températures
Durabilité des matériaux métalliques à haute température en atmosphères complexes
Étude de la dégradation :
– Matériaux étudiés : métaux et alliages chromino- et alumino-formeurs, intermétalliques, aciers à basse teneur en Cr.
– Conditions : atmosphères agressives, haute température, essais jusqu’à 30 000 h.
– Méthodes : couplage de caractérisations (MEB, DRX, MET, XPS, SIMS), isotopes en oxydation pour analyser la croissance des oxydes, diffraction synchrotron in situ.
Corrosion et vieillissement :
– Mécanismes : corrosion des alliages de titane sous sels solides (NaCl, Na2SO4), effets de la vapeur d’eau et des dépôts solides.
– Applications : matériaux pour turbines, piles à combustibles (SOFC), électrolyseurs haute température (SOE), fabrication additive.
– Outils : ATG, tests cycliques, fours spécialisés, mesures électriques in situ.
Réactivité des alliages métalliques : mécanique et diffusion
Études expérimentales et numériques :
– Sujets : interactions contraintes-diffusion-réaction dans les solides métalliques, comparaison des aciers AISI316L classiques et additifs.
– Applications : améliorer la résistance à la corrosion et la tenue des assemblages métalliques (alliages de titane) jusqu’à 500°C, via traitements mécaniques de surface (grenaillage, choc laser, friction-malaxage, jet d’eau haute pression).
– Outils : autoclave (650°C, 290 bars), simulations avec CASTEM, ABAQUS, FORGE.
Contacts
Virgil.Optasanu@u-bourgogne.fr
Tél : +33 3 80 39 91 84
Ioana.Popa@u-bourgogne.fr
Tél : +33 3 80 39 61 59
Électrochimie : hydrogène, électrolyse, piles à combustibles, corrosion
Piles à combustibles, électrolyse haute température, stockage de l’hydrogène et corrosion électrochimique
Dans le domaine de « l’énergie » hydrogène, nos activités de recherche portent sur l’élaboration, la mise en forme et la réactivité de matériaux pour piles à combustible et électrolyseurs haute température (SOFC/SOEC/PCFC – Température de fonctionnement 400°C-700°C). Nous nous intéressons également aux matériaux employés pour le stockage solide de ce gaz (hydrure métallique).
Développement d’interconnecteurs métalliques pour pile à combustible (PAC) et électrolyseur à oxydes solides
– Etude des alliages chromino-formeurs, aciers bas Cr, alliages base Ni
– Etude de la réactivité à haute température / évaluation de la résistance spécifique de surface en atmosphère simple et duale
– Caractérisations des produits de corrosion (DRX, MEB, MET, XPS, SIMS) couplage éventuel avec du marquage isotopique
– Impact de revêtements sur le comportement à haute température
Développement d’hydrure intermétallique pour le stockage d’hydrogène
– Fabrication de poudres par atomisation, mécanobroyage et méthode sol-gel
– Détermination de la solubilité de l’hydrogène : isothermes de composition sous pression
– Caractérisation des poudres métalliques et des hydrures métalliques (DRX, MEB, MET)
– Conception de réservoir hybride et prototypage pour véhicules hybrides pile à combustible
Développement de matériaux à conduction anionique ou protonique pour pile à combustible
– Synthèse de poudres céramiques par réaction à l’état solide, procédé hydrothermal et méthode Pechini
– Elaboration de demi-cellules et de cellules complètes par co-coulage puis co-frittage
– Détermination des performances éléctrochimiques en fonctionnement
– Réactivité des matériaux de cellule : interactions électrode – électrolyte – interconnecteur
– Marquage isotopique pour l’étude de la diffusion de l’oxygène et de l’hydrogène
Outils : Four sous atmosphère contrôlée, mesure électrique in-situ, équipement de test en atmosphère duale (Probostat), mesure des performances électrochimiques (Autolab), banc de test en four ouvert (Fiaxell), équipement de marquage isotopique.
Corrosion des alliages métalliques dans les solutions aqueuses
Comprendre la réactivité des interfaces solution/film passif/substrat et identifier les mécanismes élémentaires conduisant à la rupture du film passif et à la dissolution du métal
– Dégradation des matériaux, notamment la passivation et la corrosion localisée des métaux, alliages métalliques et assemblages
– Relations entre microstructure – contrainte/déformation mécaniques – corrosion
– Influence des procédés industriels: usinage, soudage, méthodes de préparation de surface…
– Influence d’un vieillissement longue durée en conditions représentatives (gaz humide, liquides, brouillards salins…)
– Approches multi-échelles (techniques globales et locales en électrochimie, mécanique et caractérisation de surface
Recherche appliquée : LIMPE – LRC n° DAM-VA-11-02 (créé en 2011), projets avec des partenaires industriels, brevets déposés
Principaux moyens expérimentaux : Technique de la microcellule électrochimique, Autoclave, cellules de vieillissement, CPT, Electrodeposition, AFM,…
Contacts
Vincent.Vignal@u-bourgogne.fr
Tél : +33 3 80 39 61 60
Lionel.Combemale@u-bourgogne.fr
Tél : +33 3 80 39 61 53
Thèmes transverses
– Fiabilisation des procédés par IA
– Contrôles non destructifs intelligent
– Modélisation et simulation numérique
