Description du projet
Des modèles multi-échelles pionniers de métaux ouvriront la voie à de nouvelles applications
Au cours des 50 dernières années, les polymères et les composites ont progressivement remplacé les métaux dans diverses applications, en grande partie en raison de leur légèreté par rapport à leur résistance. Cependant, ils peuvent également présenter des défaillances rarement observées dans les métaux. La conception de métaux plus légers et plus résistants qui tirent parti de la combinaison unique de la résistance et de la déformabilité (plasticité) des polymères nécessite une caractérisation détaillée de la dynamique structurelle. Les ingénieurs doivent être en mesure de comprendre et prédire le comportement des métaux à toutes les échelles de la structure, depuis les défauts (dislocations) responsables de la plasticité au sein des petits grains de cristal qui composent le métal solide, jusqu’au composant final. Le projet PMP, financé par l’UE, exploite son microscope révolutionnaire à rayons X durs pour mener des études 3D à haute résolution qui déboucheront, pour la première fois, sur des modèles physiques complexes à plusieurs échelles de la plasticité des métaux sous contraintes. Ces modèles combleront une lacune importante et ouvriront la porte à de nouvelles applications.
Objectif
The societal need to conserve materials and energy calls for lighter and stronger metal components. The advantage of metals is their unique combination of plasticity (i.e. formability) and strength, which is governed by their complex structure. This structure is organized hierarchically on several length scales. In contrast to functional materials and polymers, this complexity has led to the common theoretical framework being not physics, but an engineering science: metallurgy. As a result, phenomenological models prevail.
The big obstacle to understand the underlying physics is the lack of visualization of the dynamics of the structure. From 2012 to 2019 I have developed a hard x-ray microscope for high-resolution 3D studies. Uniquely, this now allows us to zoom into the material and map grains and dislocations. This will enable 3D movies on all relevant length scales. No competing group will have anything similar within the next 5 years.
PMP will exploit this to unravel the physics of plasticity. For the first time, we can directly see the processes involved: the creation of dislocations, their self-organization, and subsequent creation of ever more complex patterns. At the same time, we can deduce the local stress. This will provide answers to longstanding core questions of metal science.
Current multiscale models of plasticity are not capable of predicting realistic patterns. The new data will guide theory and allow for direct comparison of models and experiment at all scales. PMP will develop a physics-based multiscale model of plasticity that for the first time can predict which patterns evolve when and where in the metal, and as a result greatly improve predictions of the macroscopic plasticity and strength.
If successful, we have created the instrumental and modelling foundation for a new paradigm in structural materials. This will support the ultimate vision of materials and process design in computer models rather than trial and error in the lab.
Champ scientifique
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
2800 Kongens Lyngby
Danemark