Arrivée d’un nouveau nanoindenteur au sein de la plateforme de nanoindentation du LASMIS

Cet instrument à la fine pointe de la technologie MEMS (basée sur des technologies de fabrication microélectrique dispositifs nanomécaniques) offre des performances inégalées pour cartographier avec une précision extrême les propriétés mécaniques des matériaux de structure soumis à des sollicitations sévères.

La nanoindention : Une porte d’accès incontournable aux propriétés mécaniques des matériaux

La technique de nanoindentation se révèle être un outil robuste pour la détermination précise des propriétés mécaniques des matériaux. Elle permet une caractérisation variée incluant la dureté, le module élastique et la viscoélasticité, adaptée à une large gamme de matériaux, des alliages durs aux biomatériaux mous.

Contrairement aux méthodes traditionnelles de mesure de la dureté, comme le test Vickers, qui fournit une seule valeur caractéristique, la nanoindentation permet de capturer plusieurs paramètres spécifiques au matériau. Elle permet de mesurer en fonction de la profondeur sur des couches très fines et offre également la possibilité de réaliser des mesures très locales sur des microconstituants tels que des grains ou des phases.

Contrairement à tous les autres nanoindenteurs, qui sont pilotés en force, le FemtoTools FT-I04 opère en déplacement, ce qui constitue un avantage significatif. La technique consiste en l'imposition d'un déplacement pendant que la pointe entre en contact avec la surface de l'échantillon. Grâce à la combinaison de charges faibles, de mesure de déplacement et de détermination de la zone de contact, cette technique permet de mesurer une multitude de propriétés mécaniques avec une grande précision.
Cet appareil vient compléter la plateforme de nanoindentation et de mesure de la dureté du LASMIS déjà dotée de 6 appareils :

• Le nanoindenteur XP de la marque MTS (UTT, Troyes, bâtiment X),
• Le nanoindenteur Bruker Hysitron (UTT, antenne de Nogent),
• Le nanoindenteur FemtoTools FT-NMTI04 (UTT, Troyes, bâtiment X),
• Le nanoindenteur FemtoTools FT-I04 (UTT, Troyes, bâtiment X),
• L’appareil de microdureté Future Tech Vickers FM-300 (UTT, Troyes, bâtiment X),
• L’appareil de microdureté Vickers Tukon 1202 (UTT, antenne de Nogent).

Le terme "plateforme de nanoindentation" englobe non seulement ces 6 appareils mais aussi les moyens de préparation de surface utilisés pour la nanoindentation. Ces moyens incluent le polissage métallographique, le polissage vibrant, le polissage ionique et électrolytique, ainsi que les outils de caractérisation des surfaces indentées, comme la mesure de la topographie/rugosité 3D.

Le LASMIS dispose par conséquent d'un ensemble substantiel d'appareils de mesure et d'outils dédiés à la caractérisation micromécanique des surfaces. Ces équipements sont utilisés dans une multitude de travaux de recherche, notamment dans l'étude des dépôts PVD (Physical Vapor Deposition), qui permettent la modification de la surface d'un objet en ajoutant des couches fines et denses, ou en empilant des matériaux de différentes natures (métal, alliages, oxydes, nitrures, carbures...) sans altérer la matière de base.

De même, ces équipements sont cruciaux dans des domaines tels que la fabrication additive par procédé ADAM (Atomic Diffusion Additive Manufacturing), qui offre la possibilité de produire des pièces métalliques aux formes impossibles à réaliser avec les méthodes conventionnelles d'impression 3D métal. La fabrication additive par projection à froid est également explorée pour fonctionnaliser ou produire des pièces massives avec un ou plusieurs constituants.

Par ailleurs, le traitement de surface par grenaillage ou SMAT, qui consiste en la projection répétée de billes ou grenailles sur la surface d'un matériau, est une autre application majeure de ces équipements dans le durcissement des matériaux.

Le LASMIS excelle également dans le développement de méthodologies novatrices dans le domaine de la nanoindentation. Cette expertise englobe la caractérisation des contraintes résiduelles, l'étude de l'écrouissage, la déconvolution des effets combinés de ces deux phénomènes, ainsi que la caractérisation de la superélasticité des alliages à mémoire de forme.

Les collaborations du LASMIS sont diversifiées, et la liste, bien que non exhaustive, inclut des un éventail d'acteurs majeurs, comprenant notamment le CEA, l’Office national d'études et de recherches aérospatiales (ONERA), Safran Aircraft Engines, l’Institut Carnot de Bourgogne, l’Université de Sfax, et Northwestern Polytechnical University de Xi'An. De plus, une collaboration étroite est entretenue avec l’UR Lumière, nanomatériaux, nanotechnologies (L2n – CNRS – UMR 7076) au sein de l’UTT.