Un acier plus fort pour les voitures de demain

Publié le jeudi 26 novembre 2015

Elisa Cantergiani accepte le prix de son équipe

Elisa Cantergiani, étudiante au doctorat en génie mécanique à l’Université d’Ottawa, était à la tête de l’équipe de chercheurs qui a remporté le Prix T.C. Graham 2015, décerné par l’Association pour la technologie en fer et en acier (AIST). Chaque année, des chercheurs provenant des milieux académiques et industriels entrent en compétition pour ce prix prestigieux, où ils doivent présenter des applications innovantes pour l’acier, qui pourraient aider les entreprises sidérurgiques à développer de nouveaux marchés. L’équipe chapeautée par Elisa Cantergiani  était composée de Benjamin Laurent et Chad Sinclair de l’Université de la Colombie-Britannique ainsi que de Colin Scott de CanmetMATERIALS. L’équipe a accepté le prix de 20 000 $ au Forum italien sur l’acier à Dalmine (Italie), le 23 octobre dernier. Nous avons demandé à Elisa de nous parler de cette expérience :

Le défi

L’acier est un des principaux matériaux que l’on utilise pour fabriquer des voitures. Cependant, les normes d’efficacité énergétique actuelles sont très strictes et les entreprises doivent réduire considérablement le poids des voitures. Des matériaux tels que l’aluminium se sont présentés comme un remplacement potentiel pour l’acier, mais l’aluminium est coûteux et présente plusieurs inconvénients. Afin de rester compétitives dans un marché clé, les entreprises sidérurgiques cherchent de nouvelles façons de produire de l’acier plus fort pour rendre plus légères et minces les pièces d’automobiles. Un moyen facile de fortifier l’acier est d’introduire du carbone dans sa composition chimique. Plusieurs méthodes (telles que la carburation liquide) ont été élaborées, mais elles exigent plusieurs heures de traitement thermique à des températures très élevées et ne sont généralement pas applicables aux minces feuilles d’acier utilisées pour les automobiles. De plus, la carburation liquide utilise des produits chimiques qui sont toxiques pour l’environnement et difficiles à recycler.

L’idée

Avec ce problème en tête, nous avons proposé un nouveau processus pour obtenir de l’acier sans interstitiel (acier IF) plus résistant. Ce type d’acier est déjà utilisé pour fabriquer des voitures parce qu’il est très malléable, mais il n’est pas très fort. Notre nouvelle méthode permet de carburer des tôles d’acier en appliquant des films de carbone à leur surface. Après avoir subi un traitement thermique par induction de seulement 2 minutes, suivi d’un traitement de trempe, l’acier devient 3-4 fois plus fort que celui que l’on produit avec les processus actuels. Notre méthode est très efficace, utilise beaucoup moins d’énergie et ne demande pas de produits chimiques toxiques.

Mon parcours

J’ai étudié le génie des matériaux à l’Université de Modena et Reggio Emilia en Italie. Au premier cycle, j’ai étudié les mathématiques et le génie mécanique, et à la maîtrise, les matériaux et la physique du solide. Puis, après avoir travaillé comme ingénieure pendant cinq ans, j’ai décidé d’entamer un doctorat. De 2011 à 2015, je fais partie du groupe de recherche du Professeur Arnaud Weck à l’Université d’Ottawa, sur les différents types d’aciers ainsi que sur les nouvelles techniques de fortification. J’ai choisi le domaine du génie des matériaux, car cette science me permet de combiner le génie mécanique avec la physique. Un ingénieur de matériaux doit comprendre à la fois la chimie et la physique des matériaux, ainsi que leurs propriétés mécaniques.

L’équipe

Tout cela est le résultat d’un long processus où plusieurs idées ont été combinées. La plupart des découvertes que nous avons présentées pour le Prix ​​T.C. Graham font partie de mon travail de thèse, soutenue par Arcelor Mittal. C’est le Dr Colin Scott qui a eu l’idée d’utiliser des films de carbone pour carburer l’acier, tandis que l’idée du traitement thermique par induction était la mienne et les expériences ont fait partie de mon travail. Au cours mon doctorat, la plupart de mes projets ont été des collaborations entre les universités canadiennes (l’Université de la Colombie-Britannique et de l’Université d’Ottawa) et les universités françaises (l’Université de Rouen et l’Institut national des sciences appliquées [INSA] Lyon). Cela démontre comment il est important de collaborer pour atteindre de bons résultats dans la recherche scientifique. Je tiens à remercier sincèrement mon superviseur, le Professeur Arnaud Weck, de m’avoir donné l’occasion de développer mes idées en collaboration avec tous les membres de l’équipe avec lesquels j’ai remporté le Prix ​​T.C. Graham.

Pour plus d’informations sur le Prix T.C. Graham, veuillez visiter le site Web de l’AIST.

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