La fragilisation par les métaux liquides
Un matériau métallique, présentant un comportement ductile peut devenir fragile ou présenter une perte de ductilité importante lorsqu’il est mécaniquement sollicité en présence d’un métal liquide. Ce phénomène, appelé la FML (Fragilisation par les métaux liquides), peut provoquer des ruptures prématurées et catastrophiques. Il constitue donc un frein à la mise en œuvre de la galvanisation et du brasage, à la sécurité de structures en contact avec des métaux ou alliages métalliques à bas point de fusion (contenant Sn, Ga, Hg, Zn, In…), au développement de réacteurs nucléaires et de centrales thermiques solaires (caloriporteurs Pb, Na). L’enjeu est d'établir une méthodologie prédictive de la sensibilité intrinsèque à la FML pour un système métal (ou alliage) liquide / matériau de structure donné afin de prédire et donc d’éviter la FML.
L'objectif du projet
L’objectif de ce projet (2019-2023) était de faire une avancée majeure sur la compréhension des mécanismes de fragilisation par les métaux liquides (FML). Cette recherche a été effectuée sur un système modèle, des laitons CFC à teneur variable en Zn, en contact avec du Ga-In liquide. Des essais mécaniques in-situ (AFM, MET, MEB) ont été choisis pour observer jusqu’à une échelle nanoscopique la manifestation de la FML. Une analyse critique des phénomènes basée sur la compétition entre l’émission de dislocations et la rupture fragile en présence de métal liquide avait pour but une modélisation phénoménologique, quantitative et prédictive de la FML.
Ce projet, porté par l’UMET, a regroupé 4 laboratoires : Unité Matériaux et Transformations (UMET), Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM), Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE), Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay (LMPS)
Deux thèses soutenues dans le cadre du projet
Marco Ezéquiel soutenu sa thèse à l'Université de Lille le 28 février 2023 sur : Mécanismes de fragilisation d'alliages Cu-Zn par l'eutectique Ga-In.
Antoine Clément a soutenu sa thèse le 20 décembre 2022 au Arts et Métiers ParisTech sur Plasticité et fragilisation par métal liquide des alliages de laitons-α Cu-Zn.
