Les chercheurs deux équipes du CNRS viennent de montrer les propriétés mécaniques exceptionnelles du cuivre nanocristallin.
Ces recherches sont menées au Centre d'études de chimie métallurgique du CNRS (CECM, Vitry-sur-Seine) et du Laboratoire d'ingénierie des matériaux et des hautes pressions du CNRS (LIMHP, Villetaneuse). Leurs travaux viennent d'être publiés dans Science du 11 avril 2003
Les chercheurs ont réalisé des essais de traction sur des échantillons massifs de cuivre nanocristallin, un matériau qui a une taille de grain beaucoup plus petite que les matériaux classiques : une centaine de nanomètres contre plusieurs microns. Ces essais consistent à suivre l'évolution de la déformation en fonction de la force appliquée.
Il s'agit des tous premiers essais de traction d'un matériau à taille de grains aussi fine (80 nanomètres en moyenne) réalisés sur des éprouvettes de traction de dimensions représentatives (35 mm de longueur, diamètre de 3,5 mm).
Deux techniques particulières ont été utilisées pour obtenir un tel matériau: la production massive de poudre ultra fine métallique par évaporation-condensation cryogénique (maîtrisée au CECM) et l'extrusion différentielle à froid (maîtrisée au LIMHP).
Le cuivre nanocristallin ainsi préparé se révèle alors trois fois plus résistant que le cuivre classique, il se déforme de manière homogène sans rétrécissement local apparent, par un écoulement constant de la déformation jusqu'à la rupture de l'éprouvette.
Les chercheurs ont ainsi observé pour la première fois un comportement élasto-plastique quasi-parfait. En effet, dans un matériau classique, la déformation s'effectue de manière hétérogène, augmentant avec la force appliquée, provoquant la fissuration précoce et la rupture.
Selon ces chercheurs, ce comportement très particulier pourrait être exploité dans le domaine de la mise en forme plastique des matériaux à température ambiante.
Michel Le Toullec
Sites des laboratoires
- CECM : www.glvt-cnrs.fr
- LIMHP : http://www-limhp-cnrs.univ-paris13.fr/
- Contact chercheur Cnrs: yannick.champion@glvt-cnrs.fr
- Contact chercheur Limhp : langlois@limhp.univ-paris13.fr
