Matériaux mésostructurés et infiltration métallique avec optimisation du squelette architecturé

La recherche constante d’allégement de structure et d’optimisation des performances est à l’origine des matériaux hybrides. Ils sont définis comme la combinaison de deux matériaux (ou plus), ou la structuration d’un matériau dans un volume donné, selon une organisation et une échelle prédéterminée en vue de répondre à une application spécifique. De plus, l’essor récent de la fabrication additive permet d’entrevoir une liberté de conception inégalée. Ceci est à l’origine de matériaux hybrides tels que les structures lattices ; il s’agit d’un assemblage de micro-poutres ordonnées ou non visant à remplir un volume donné. Ce travail de thèse porte sur l’élaboration d’un matériau hybride métallique à squelette architecturé optimisé. Dans un premier temps, nous nous intéresserons à l’optimisation du squelette. Pour ce faire un modèle original de génération de structures lattices périodiques inspiré de la cristallographie sera proposé. Il permettra la génération d’une base de données de structures à laquelle seront ajoutées des structures lattices quasipériodiques. Dans un second temps, nous nous intéresserons aux performances de ces structures du point de vue du comportement mécanique et de l’infiltration de réseau poreux par un liquide. Dans les deux cas, des relations phénoménologiques seront déterminées afin de relier la rigidité à la densité relative, ou la remonté d’un front d’infiltration en fonction des caractéristique géométrique d’un squelette. Ces relations, via les paramètres qui les gouvernent, permettent de dégager l’influence de la topologie et donne lieu à des outils de sélection sous forme de cartes 2D. Les étapes de contrôle des structures par tomographie X, d’évaluations des propriétés mécaniques expérimentales et d’infiltration de réseaux poreux, rendent possible la confrontation avec les modèles proposés. Ces différents outils valident la topologie et l’échelle du squelette optimisé du point de vue mécanique et de l’infiltration. Pour finir, des composites associant un alliage d’aluminium et un squelette en Ti- 6Al-4V produit par fusion laser sélective, sont élaborées par creuset froid. Une analyse des porosités et de la métallurgie à l’interface Ti/Al révélera la viabilité du procédé, ainsi que l’influence des conditions d’élaborations sur les microstructures. The constant search for structural lightening and performance optimization is at the origin of hybrid materials. They are defined as the combination of two (or more) materials, or the