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La recristallisation dans la glace, vers une meilleure représentation de l’écoulement dans les calottes polaires ?

2 juillet 2012

Titre : La recristallisation dans la glace,
vers une meilleure représentation de l’écoulement dans les calottes polaires ?

Laboratoire de rattachement : LGGE

Encadrant : Maurine MONTAGNAT

Téléphone : 04.76.82.42.67

Mots clés : Recristallisation, glace, calottes polaires, expérimentation, éléments finis

Contexte et objectifs de la mission de stage :

L’écoulement de la glace dans les conditions rencontrées dans les calottes polaires est le mécanisme clé pour modéliser leur réponse aux variations du climat à venir, ou pour sonder les données climatiques passées, issues des forages profonds. En effet, la glace est un matériau particulier dont la forte anisotropie viscoplastique induit des hétérogénéités importantes dans la réponse à une sollicitations, et en particulier dans les conditions complexes rencontrées dans les zones de forages profonds, ou sur les bords des calottes où se situent les glaciers émissaires (qui se jettent dans la mer).
L’un des mécanismes responsables de ces hétérogénéités, et/ou de leur amplification, est la recristallisation dynamique qui produit une re-structuration du matériau en cours de déformation, via une réorganisation des orientations cristallines, et une modification de la taille des grains. On retrouve ce mécanisme dans les métaux, et il a un impact prépondérant lors de la mise en forme à chaud, ou lors de l’utilisation dans certaines conditions (recristallisation dans le zirconium des gaines des combustibles nucléaires par exemple...). Cependant, les difficultés liées à l’observation des mécanismes associés à la recristallisation fond de ce domaine de la science des matériaux un sujet à la fois largement étudié, mais pour lequel il existe des verrous importants à lever.
Nous proposons donc une étude de la germination associée à la recristallisation dynamique dans la glace, cela afin de mieux comprendre et modéliser ce qu’il se passe dans les calottes polaires, mais aussi d’utiliser la glace comme un matériau « modèle » permettant de résoudre, dans des conditions plus accessibles que pour les autres matériaux, certains verrous dans la compréhension de l’étape de germination.
Ce projet se situe au coeur d’une collaboration entre le Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l’Environnement de Grenoble, le laboratoire Géosciences Montpellier (sur les problématiques d’écoulement du manteau terrestre) et le Laboratoire d’Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux de Metz (sur les métaux), au sein du Groupement national de Recherche « Recristallisation ».
L’étudiant devra développer un protocole expérimental au LGGE qui permettra de suivre les différentes étapes de la recristallisation ainsi que la mesure des champs de déformation hétérogènes associées (par corrélation d’images numériques). L’analyse des microstructures se fera à Géoscience Montpellier sur un Microscope Electronique à Balayage sur lequel a été installé une cellule de froid adaptée à la glace, via des mesures EBSD. Ces données seront ensuite utilisées pour participer au développement d’un code aux éléments finis qui utilise l’approche novatrice des champs de dislocations pour représenter la germination au cours de la recristallisation dynamique.

L’étudiant qui participera à ce projet se trouvera donc au coeur d’un sujet national, et dans le cadre de collaborations qui lui permettront de participer à des réunions et de nouer des contacts dans des domaines scientifiques très variés. Il sera fortement encouragé à continuer dans le cadre d’une thèse au cours de laquelle il sera invité à participer à une mission de terrain en Antarctique ou au Groenland pour y effectuer des mesures.

Le stage se déroulera au LGGE, au sein de l’équipe Ecoulement et Déformation de la Glace (EDGe, http://lgge.osug.fr/rubrique18.html), encadré par Maurine Montagnat, avec des campagnes de mesures à Montpellier.

Rémunération : indemnités de stage.
Pour plus d’informations : montagnat@lgge.obs.ujf-grenoble.fr (http://lgge.osug.fr/montagnat-rentier-maurine/)

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