Caractérisation expérimentale des processus de recristallisation dynamique par essais de traction avec acquisition EBSD in-situ dans l’alliage de magnésium AZ31

Cette thèse explore les processus de recristallisation dynamique (DRX) dans les polycristaux, en utilisant l’alliage de magnésium AZ31 comme matériau modèle pour des matériaux à forte anisotropie plastique. Un protocole expérimental innovant a été développé, permettant le suivi en 2D des microstructures au cours de la déformation, par des essais de traction associés à l’acquisition in-situ de cartographies EBSD sur une large plage de déformations finies (jusqu’à 67% de déformation ingénieure). L’évolution de la microstructure a été étudiée dans différentes conditions de température et de vitesse de déformation (20, 150, 250 et 300° C; 10−3 et 10−4 s−1. La grande quantité de donnée EBSD obtenue permet d’étudier le comportement mécanique global de l’échantillon à la perspective des évolutions microstructurales quantitative d’un point de vue statistique, ainsi que des caractérisations, discrètes et qualitatives, de processus locaux au cours de la déformation. Les résultats montrent qu’à 250° C et 10−3 s−1 la DRX est induite par la rotation des sous-grains et le phénomène de bulging, contribuant à l’adoucissement du matériau par la réduction du durcissement géométrique (induit par l’évolution de la texture) et la réorganisation du réseau de dislocations (polygonisation). La formation de necklace, poches de grains recristallisés de petite taille à l’interface entre deux grains de plus grande taille, est identifée et caractérisée par l’observation des évolutions locales progressive dans les régions concernées. Ces résultats ont permis d’identifier l’impact de l’évolution du joint de grains initialement à l’interface entre les deux grains parents. Des essais complémentaires à différentes températures ont permis d’observer des variations dans l’impact de la DRX sur la déformation. Malgré certaines limitations expérimentales, ce travail ouvre des perspectives pour l’étude de la DRX dans d’autres matériaux cristallins anisotropes, tels que la glace ou les minéraux.

Jury :

Olivier CASTELNAU, Directeur de recherche, CNRS, PIMM Paris – Rapporteur.
Romain QUEY, Chargé de recherche, CNRS, Mines St Etienne – Rapporteur.
Frédéric GUEYDAN, Professeur des universités, UM, Géosciences Montpellier – Examinateur.
Brigitte BACROIX, Directrice de recherche émerite, CNRS, LSPM Villetanneuse – Examinatrice.
Mme Andréa TOMMASI, Directrice de recherche, CNRS, Géosciences Montpellier – Directrice de thèse.
Maurine MONTAGNAT RENTIER, Directrice de recherche, CNRS, IGE Grenoble – Directrice de thèse.
Marco Antonio LOPEZ-SANCHEZ, Research associate, University of Oviedo – Invité

par Anny CAZENAVE (LEGOS, CNES, Toulouse)

à 14h amphi 23.01 campus Triolet – Université de Montpellier

Participer à la conférence en ligne (ID de réunion : 986 3455 1372)

Il est à présent bien établi que le système Terre se réchauffe, avec plusieurs conséquences déjà bien visibles, en particulier le réchauffement de l’océan, la fonte des glaces continentales et la hausse du niveau des océans. Dans cette présentation, on montrera les résultats les plus récents sur la hausse de la mer observée en routine depuis 30 ans depuis l’espace, ainsi que sur les causes de cette élévation (expansion thermique de l’océan, fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires) que l’on peut aujourd’hui quantifier précisément à l’aide de différents systèmes d’observations spatiaux et in situ. On montrera que la hausse de la mer n’est pas uniforme, certaines régions océaniques étant plus impactées que d’autres. On discutera enfin les projections futures de la hausse de la mer pour différents scénarios de réchauffement ainsi que les impacts attendus dans les régions côtières et les différentes stratégies d’adaptation.

Anny Cazenave est chercheur émérite au LEGOS (Toulouse). Elle étudie la planète Terre (géodésie et géophysique, océanographie, hydrologie et climat) à l’aide des techniques spatiales d’observation. Ses travaux actuels portent sur la hausse actuelle du niveau des mers, sur les causes climatiques (réchauffement de l’océan et fonte des glaces continentales) et sur les impacts associés dans les régions côtières.

Couplage vagues-morphodynamique du littoral par principe de minimisation

Les modèles morphodynamiques dans les eaux côtières peu profondes sont souvent très complexes, en particulier lorsqu’il s’agit de reproduire des phénomènes physiques tels que la création de barres sédimentaires. Les modèles classiques sont généralement hautement paramétrés ; ils résolvent séparément les équations physiques de l’hydrodynamique et de la morphodynamique à une très petite échelle de l’ordre de la seconde dans le temps et du mètre dans l’espace.
Durant cette thèse, nous avons développé un modèle numérique proposant une approche plus globale de la morphodynamique côtière, basée sur un principe d’optimisation.

La théorie de l’optimisation est l’étude de l’évolution d’un système en recherchant systématiquement le minimum d’une fonction dérivée de certaines de ses propriétés physiques. En utilisant la théorie de l’optimisation mathématique, nous avons conçu un modèle qui décrit l’évolution de l’élévation du fond marin en tenant compte du couplage entre les processus morphodynamiques et hydrodynamiques. Notre modèle est basé sur l’hypothèse que le fond marin s’adapte pour minimiser l’énergie des vagues. Le choix de cette fonction détermine la force motrice de l’évolution morphologique du fond marin.

Les modèles basés sur le principe de minimisation reposent sur le calcul de certaines dérivées. Ce calcul peut être effectué par des méthodes lourdes (différentiation automatique) ou plus légères (solution analytique), mais elles présentent toutes des inconvénients.
En utilisant la dérivée à la manière d’Hadamard, nous avons élaboré une stratégie pour calculer le gradient de toute fonction de coût par rapport à la forme, ce qui nous permet de résoudre le problème d’optimisation au cœur du modèle. Cette stratégie nous a permis de créer un modèle morphodynamique générique qui peut être utilisé avec n’importe quel outil hydrodynamique. Ainsi, notre modèle a pu être validé numériquement (convergences, …) mais également expérimentalement à travers des cas d’expériences en canal.

Grâce à ces développements, le code est opérationnel en 1D et en 2D et est disposé à résoudre des problèmes d’optimisation liés à l’ingénierie côtière, visant à optimiser les positions et les formes d’ouvrages de protection du littoral.

• Jury :
  Marissa YATES Chargée de Recherche, HDR École des Ponts, LHSV Rapporteuse
  Emma Imen TURKI Maîtresse de conférences, HDR Université de Rouen Normandie Rapporteuse
  Patrick MARCHESIELLO Directeur de recherche IRD, LEGOS Examinateur
  Catherine CHOQUET Professeure Université de La Rochelle Examinatrice
  Mehmet ERSOY Professeur Université de Toulon Examinateur
  Frédéric BOUCHETTE Professeur Université de Montpellier Directeur de thèse
  Bijan MOHAMMADI Professeur Université de Montpellier Directeur de thèse

À 14h amphi 23.01 sur le campus Triolet – Université de Montpellier

Par Johan YANS (Université de Namur, Belgique )

Participer à la conférence Zoom (ID de réunion : 913 0114 6150 PW : 123)

Toutes les sociétés humaines se fondent sur leurs minerais (techniques et produits). L’âge de la pierre, du cuivre, du bronze et du fer, ainsi que l’âge des combustibles fossiles (que nous quittons trop lentement) sont autant de périodes historiques basées sur des ressources géologiques.

Dans les prochaines années ou décennies, Homo sapiens serait amené à intensifier les extractions des ressources géologiques non renouvelables, pour répondre à ses besoins (?) croissants, notamment dans les domaines du High-Tech et des énergies renouvelables. Lithium, gallium, indium, cuivre, tantale, … mais aussi sables, argiles, calcaires, andalousite, kaolin, … sont requis ! Où trouver ces matières ?

Certaines voix plaident pour un retour substantiel à l’extraction minière en Europe de l’Ouest où la participation citoyenne est devenue essentielle au processus de décision pour l’attribution des permis d’exploration et d’exploitation.

Cette problématique sera gérée au travers d’une approche résolument transdisciplinaire, mêlant sociologie, économie, pédagogie, communication, environnement, droit, (géo)politique, histoire, philosophie, éthique, … et géologie (et disciplines associées).

Johan Yans est Docteur en sciences de la Terre diplômé de l’Université de Paris-Sud Orsay et de la Faculté Polytechnique de Mons. Il est actuellement Professeur ordinaire à l’Université de Namur en Belgique et Maître de conférences à l’Université Libre de Bruxelles. Ses travaux sont essentiellement consacrés à la géochimie en domaine continental.