L'étude "La Métallurgie en France : une nécessité d'innovation" - Dgcis

MINEFI / DGE / SIMAP
Les voies de l’innovation dans la métallurgie
notamment la protection de l'environnement et le recyclage, la durabilité et la fiabilité, la modélisation, la
simulation et la caractérisation des matériaux :
• les recherches sur l'élaboration et la première transformation des métaux nécessitent en général des
moyens lourds, mais les besoins d'études en thermodynamique des alliages, cinétique des
transformations et modélisation sont particulièrement ressentis, notamment dans les domaines de la
fonderie, des procédés de mise en forme, de l’usinage, du soudage et de la métallurgie des poudres ;
• de nombreux thèmes de recherche se rapportent aux surfaces : revêtements, corrosion et oxydation,
fatigue et fatigue-corrosion, tribologie, échanges thermiques, matériaux à gradient. L'étude des
interfaces joue également un rôle essentiel dans la résolution de nombreux problèmes, en particulier
pour l’assemblage ;
• la fiabilité et la durabilité, la fatigue, le fluage et leurs combinaisons sont des sujets de grande
importance ; des exigences toujours plus grandes apparaissent dans les sollicitations mécaniques ou
thermiques, dans celles résultant de l'environnement ou des durées d'utilisation et de leurs combinaisons. Il
faut également citer les phénomènes de vieillissement, de fragilisation, la tenue aux chocs, les contrôles
non destructifs et, plus généralement, l'évaluation non destructive et, en particulier, celle des joints soudés
et des assemblages ;
• le recyclage et le développement durable, associés au cycle de vie complet du matériau suscitent un
nombre grandissant d’innovations pour satisfaire de nouveaux besoins.
Les années 80-90 ont été la décennie des « nouveaux matériaux » (plasturgie, composites) ; la présente
décennie sera plutôt celle de l'obtention contrôlée de propriétés reproductibles par la maîtrise de la
micro, voire de la nano- structure et, par conséquent, de celle du procédé dont elle dépend.
Elle sera aussi celle de l'optimisation des conceptions par un choix rationnel et systématique des
matériaux et des procédés de mise en œuvre, ce qui implique de réfléchir aux matériaux en relation avec
leur fonction d’usage, de façon à assurer une meilleure liaison entre les aspects fondamentaux de la
recherche et ses applications potentielles.
La science des matériaux de structure se doit de regarder en aval, vers les applications ultimes de la
seconde transformation des matériaux, au travers de leurs nouvelles fonctions sur les marchés
utilisateurs.
Dans les années à venir, deux domaines industriels seront particulièrement demandeurs d'innovation dans le
champ des matériaux structuraux à hautes performances : l'industrie de transformation thermique de
l'énergie (industrie nucléaire, thermique, motoriste) et l’industrie des transports (automobile, aviation,
spatial, ferroviaire et construction navale) :
• dans la transformation thermique de l'énergie, l'augmentation continue des températures de
fonctionnement, pour améliorer le rendement thermodynamique, ainsi que la nécessité accrue de
contrôler l'endommagement, du au vieillissement des infrastructures, demandent un effort de
modélisation des propriétés de tenue à chaud et d'endommagement des matériaux. Les notions de
« reproductibilité des propriétés » et de « durabilité des matériaux » vont de pair avec la nécessité de
concevoir les pièces sans surdimensionnement, en assurant une sécurité optimale ;
• dans les transports terrestres, une politique d'allègement respectant les impératifs de sécurité passe
par un meilleur contrôle de la reproductibilité des propriétés issues de modes d'élaboration comme
le forgeage, le moulage, le formage ou le soudage, et leur combinaison avec des matériaux
organiques, sandwich ou complexes, céramiques ou multimatériaux métalliques ;
• pour l'aéronautique, viennent se greffer de nombreuses procédures de contrôle en service (fatigue
cumulée, vieillissement), ce qui pose le problème du contrôle non destructif et de l’instrumentation
de matériaux intelligents par des capteurs embarqués, mais la reproductibilité des propriétés reste une
question centrale.
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