Modélisation multi-échelle du comportement électrique de nano-composites Cu-Nb

Tang Gu (1) , Eveline Hervé-Luanco (2) , Henry Proudhon (2) , L. Thilly (3) , J.-B. Dubois (4) , Florence Lecouturier (4) , Olivier Castelnau (1) , Samuel Forest (2)

1 PIMM - Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux
2 CDM - Centre des Matériaux
3 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]
4 LNCMI-T - Laboratoire national des champs magnétiques intenses - Toulouse

Les fils composites nanostructurés et architecturés cuivre-niobium, qui sont de bons candidats pour la génération de champs magnétiques intenses, allient une limite d’élasticité élevée et une excellente conductivité électrique. Ils sont élaborés par co-déformation d’un assemblage composite Cu-Nb. La microstructure, multi-échelle, est formée de 853 motifs élémentaires de Cu-Nb de taille caractéristique nanométrique. Afin d’étudier le lien entre la conductivité électrique effective et la microstructure, deux méthodes d’homogénéisation sont appliquées : l’une, en champs moyens (modèle auto-cohérent généralisé), dans laquelle une microstructure formée de motifs co-cylindriques répartis aléatoirement est considérée, et l’autre, en champs complets (éléments finis), dans laquelle l’aspect périodique de la microstructure expérimentale est pris en compte. Les effets de la taille des constituants élémentaires (nm), de la température, ainsi que de la densité de dislocations, sur la conductivité locale sont considérés. Le caractère multi-échelle du matériau est pris en compte grâce à un processus itératif. Les conductivités effectives longitudinale et transversale obtenues avec les deux méthodes sont en excellent accord, montrant un moindre effet de la distribution des fibres sur ces propriétés. Ces résultats reproduisent également les données expérimentales disponibles.

Mots clés: modélisation multi-échelle; méthodes d’homogénéisation; matériaux polycristallins; Composites architecturés; conductivité électrique

Domaines: Matériaux; Mécanique [physics.med-ph]

Tang Gu, Eveline Hervé-Luanco, Henry Proudhon, L. Thilly, J.-B. Dubois, et al.. Modélisation multi-échelle du comportement électrique de nano-composites Cu-Nb. Matériaux & Techniques, 2015, 103 (3), pp.9. ⟨10.1051/mattech/2015033⟩. ⟨hal-02145858⟩