Damien TEXIER, chargé de recherche CNRS à l’Institut Clément Ader – UMR CNRS 5312 site d'Albi (CNRS, IMT Mines Albi, INSA, ISAE SUPAERO, UT3) est lauréat de l'appel à projet européen jeune chercheur Starting Grant du programme ERC (European Research Council).

Un projet de recherche axé sur la micromécanique haute température

texier_damien.jpg, par jfages

Damien TEXIER travaille sur le projet HT-S4DefOx : Déformation sub-surfacique à petite échelle assistée par l’oxydation à haute température. Ces travaux concernent principalement l'aéronautique ainsi que tous les domaines industriels qui comprennent du thermique, dès qu'il y a la présence d'une turbine. Le but est d'être sur des applications structurelles à haute température pour comprendre la variabilité du comportement mécanochimique et de l’endommagement à l’échelle du matériau affecté par l’oxydation. Comment l'interaction très locale peut avoir un impact fort sur la durabilité des pièces ? Pourquoi les pièces se dégradent sous chargement mécanique ? Pourquoi ce matériau évolue dans le temps et joue sur la durabilité des pièces ?

Le projet est porté par Damien TEXIER qui a constitué autour de lui une équipe d'experts :

• Samuel FOREST, directeur de recherche - Mines ParisTech
• Henry PROUDHON, chargé de recherche - Mines ParisTech
• Benoît APPOLAIRE, enseignant chercheur - Institut Jean LAMOUR
• Marc LEGROS, directeur de recherche - CEMES Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales - CNRS

Le projet débutera en janvier 2021 et pour une durée de 5 ans.

graphical_abstracthts4defox_resint.png, par jfages

En savoir plus sur le Projet “HT-S4DefOx”

Projet “HT-S4DefOx” : Approches micromécaniques à haute température de l’endommagement mécano-chimique des matériaux aéronautiques

Un des enjeux clé de la démarche « aviation décarbonée » réside dans l’amélioration du rendement énergétique des turbines aéronautiques par l’augmentation de la température de leur fonctionnement. A titre d’exemple, une élévation de 15°C de cette température conduit à un gain de puissance de 3% à architecture moteur constante. Ainsi, les matériaux hautes performances employés dans la conception actuelle des turbines, tels que les superalliages à base de nickel nus ou revêtus (barrières thermiques), les alliages de titane, évoluent dans un environnement sévère où les niveaux de températures et de contraintes ne cessent de croître. L’objectif du projet “HT-S4DefOx” est d’évaluer rapidement et prédire à la fois le comportement et la durabilité de ces matériaux en service et des « matériaux de demain » sous chargements thermomécaniques et chimiques complexes.

Ces conditions de service, de plus en plus critiques pour les matériaux métalliques, favorisent un endommagement précoce, non attendus, et accentués par la synergie oxydation/localisation de la déformation à l’échelle de la microstructure (phénomène mécano-chimique). Le matériau constitutif de ces pièces de structure évolue graduellement au fur et à mesure du temps d’utilisation et cette zone affectée peut s’étendre sur quelques dizaines voire centaines de micromètres durant la vie de la pièce. Malgré les dimensions négligeables de cette zone affectée au regard des dimensions des pièces de structure, l’évolution des propriétés et de l’intégrité mécanique dans cette région sub-surfacique peut entrainer un endommagement et la ruine prématurées de ces composants structurels. Par conséquent, le suivi de l'évolution de la déformation localisée à l'échelle de la microstructure en utilisant des approches « in-situ » micro- et méso-mécaniques à haute température constitue une piste intéressante pour clarifier les interactions thermo-mécano-chimiques favorisant cet endommagement localisé prématuré. HT-S4DefOx vise à aborder ces interactions aux petites échelles sur des matériaux modèles à base de nickel et de titane à l'aide de techniques micromécaniques avancées à haute température (corrélation d'images numériques à haute résolution (HR-DIC), essais mécaniques in-situ dans le MEB et MET, essais de compression in-situ de micro-piliers et de nano-indentation, nano-tomographie RX et topo-tomographie synchrotron) et de simulations numériques (méthodes éléments finis de plasticité cristalline couplées aux méthodes de champ de phase). L’emploi d’échantillons aux dimensions micrométriques permet d’exacerber les effets de surface nécessaires à l'étude expérimentale du couplage entre la réactivité de surface et les déformations. Le développement de nouvelles techniques de flexion sur lames minces avec mesures tridimensionnelles à l’échelle mesoscopique jusqu'à 1000°C permettra de combler le fossé entre les caractérisations mécaniques aux échelles micro- et macro-. Suite aux avancées de l’ANR-JCJC « COMPAACT », une instrumentation optique (microthermoréflectométrie) sera adaptée afin d’examiner à l’échelle de la microstructure la formation de produits d’oxydation à croissance rapide, croissance assistée par la déformation.

Biographie de Damien TEXIER

Damien Texier est chargé de recherche CNRS à l’Institut Clément Ader – UMR CNRS 5312 (CNRS, IMT Mines Albi, INSA, ISAE SUPEARO, UT3) depuis 2017. Il a réalisé ses travaux de thèse au sein du laboratoire CIRIMAT – UMR CNRS 5085 sur la caractérisation micromécanique à très haute température de matériaux revêtus utilisés dans les sections chaudes des turbines aéronautiques. Il a ensuite poursuivi ses recherches dans le domaine avec un postdoctorat à l'Institut Pprime - Université de Poitiers, France (2013) et à l'Université de Californie, Santa Barbara, USA (2014) en se focalisant sur la variabilité de la durée de vie en fatigue d’un superalliage à base de nickel pour disque de turbines aéronautiques. Il a rejoint en 2015 l'Ecole de technologie supérieure - Montréal, Canada en tant que postdoctorant puis associé de recherches pour travailler sur le comportement micromécanique de matériaux hétérogènes, y compris les superalliages à base de nickel, les alliages de titane, les revêtements, ainsi que les assemblages soudés.A ce jour, il a principalement développé des outils expérimentaux et un savoir-faire dans la caractérisation macro- et micromécanique de matériaux hétérogènes dans une large gamme de température. Il utilise et développe des techniques de corrélation d’images multi-échelles pour appréhender, identifier et quantifier la localisation de la déformation à l’échelle de la microstructure. Sa recherche actuelle se concentre sur le comportement mécanique, la réactivité de surface et la durabilité des matériaux de structure pour applications transports/aéronautiques en environnements complexes. Ses travaux réalisés au sein du site de l’ICA-Albi, hébergé par IMT Mines Albi,  visent plus particulièrement à identifier la synergie oxydation-déformation localisée à l’échelle de la microstructure. En 2013, il obtient le prix Bodycote de la Société Française de Métallurgie (SF2M), en 2018, le prix Hetényi de la Société de mécanique expérimentale (SEM), en 2019, le prix AIME Champion H. Mathewson Award de la Société de Minéraux, de Métaux et de Matériaux (TMS), et en 2020, la médaille Jean RIST de la Société Française de Métallurgie (SF2M).