Porter, corrosion, fatigue des matériaux :ces signes de dégradation sont communs à la plupart des matériaux. Cela rend d'autant plus important la détection précoce des dommages, de préférence à l'échelle microscopique. Des méthodes de test magnétique sont souvent utilisées à cette fin, ce qui était auparavant impossible avec de l'acier non magnétique. Des chercheurs de Kaiserslautern et de Mayence ont maintenant mis au point un procédé dans lequel ils appliquent une fine couche magnétique sur l'acier. Des changements dans la microstructure peuvent ainsi être détectés par des changements dans les effets magnétiques. Des matériaux tels que l'aluminium peuvent également être testés de cette manière. L'étude a été publiée dans le Journal du magnétisme et des matériaux magnétiques .

L'acier est l'un des matériaux les plus fréquemment utilisés. Il est utilisé dans de nombreuses variantes, y compris l'acier inoxydable, acier trempé et revenu à haute résistance, et de l'acier de construction à bas prix. Les aciers peuvent être magnétiques ou non magnétiques. Ils sont utilisés en coutellerie, dans les composants de véhicules ou dans les poutres en acier pour les bâtiments et les ponts. Parfois, l'acier est exposé à des températures élevées ou à des contraintes. « Cela peut entraîner des changements microstructuraux, fissures ou défaillance d'un composant, " dit le Dr Marek Smaga, qui est chercheur au Département de science des matériaux sous la direction du professeur Dr. Tilmann Beck à la Technische Universität Kaiserslautern (TUK). Les experts parlent dans ce contexte de fatigue des matériaux. Ces dommages ne sont initialement visibles qu'au niveau micro. Même avec des méthodes de test magnétique, il n'est pas encore possible de détecter à un stade précoce les changements de cette échelle dans l'acier non magnétique.

Des ingénieurs du TUK et des physiciens de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) présentent une solution dans leur étude actuelle. Leur technique utilise des effets magnétiques, même s'il est appliqué à un matériau non magnétique. "Avec acier magnétique, il est possible de détecter très tôt des changements dans la structure, " explique le doctorant de Kaiserslautern Shayan Deldar. " Même de minuscules déformations modifient les propriétés magnétiques. Cela peut être mesuré avec une technologie de capteur spéciale."

Les chercheurs ont revêtu un acier non magnétique de films magnétiques, chaque 20 nanomètres d'épaisseur, constitué de terfénol-D, un alliage comprenant les éléments chimiques terbium, fer et dysprosium, ou permalloy, un composé nickel-fer. Les chercheurs ont ensuite utilisé un microscope dit Kerr pour vérifier si des contraintes dans l'acier pouvaient être détectées dans la plage microscopique. "Ceci est réalisé en utilisant ce qu'on appelle l'effet Kerr, " explique Smaga, "qui permet les microstructures magnétiques, les soi-disant domaines, à imager en faisant pivoter la direction de polarisation de la lumière."

Les scientifiques ont examiné des plaques d'acier à revêtement magnétique qui étaient auparavant exposées à une charge mécanique. "Nous avons observé un changement caractéristique dans la structure du domaine magnétique, " explique le Dr Martin Jourdan de l'Institut de physique de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence. " La contrainte microscopique dans l'acier non magnétique fait changer la direction d'aimantation de la couche mince. "

Par rapport aux méthodes d'essai conventionnelles, cette méthode a l'avantage de détecter les signes de fatigue beaucoup plus tôt au niveau micro. La méthode des chercheurs pourrait être utilisée dans de nouvelles techniques de test à l'avenir. De plus, ce n'est pas seulement intéressant pour l'acier non magnétique, d'autres matériaux comme l'aluminium, le titane et certains matériaux composites pourraient également être pourvus d'une telle couche.