Eco-conception d’alliages à mémoire de forme durables et à haute entropie : exploration combinatoire et pilotée par les données
Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont une famille de matériaux intelligents liée à des propriétés remarquables telles que la superélasticité, l’effet à mémoire de forme ou l’effet amortissant. Cependant, ces alliages sont sujets à des problèmes de fatigue thermique fonctionnelle et de vieillissement thermique. Une solution consiste à développer des alliages à haute entropie et à mémoire de forme (AHEMF). Les premiers AHEMF développés, dérivés de la famille des alliages NiTi, ont grandement amélioré l’alliage binaire de référence avec une fatigue thermique et des températures de transformation améliorées. Toutefois, ils sont constitués de métaux de substitution, jugés « matériaux critiques » par l’Union Européenne.
Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est le développement d’une classe alternative d’AHEMF cuivreux ayant des propriétés comparables aux alliages NiTi tout en contenant des éléments moins critiques et plus durables. Une exploration combinatoire de l’espace des compositions chimiques sera menée en couplant la fouille des données, des calculs thermodynamiques et la synthèse haut débit d’AHEMF par fabrication additive. Des algorithmes d’intelligence artificielle reliant, la composition chimique des alliages et leur traitement thermique à la nature des phases, leur stabilité thermique et les températures de transformation martensitique, seront ensuite développés.
Un algorithme d’optimisation d’une fonction multi-objectifs sera proposé pour le design et l’élaboration d’alliages devant satisfaire : un état métallurgique monophasé, une température de transformation élevée, une stabilité thermique et des critères de durabilité économique, environnementale et sociétale. Une caractérisation multi-échelles (DRX, MEB, EDS) et thermomécanique (DSC, essais mécaniques (an-)isotherme, vieillissement) de ces alliages sera ensuite menée pour définir la stabilité de l’effet à mémoire de forme en fonction de l’état métallurgique.
