Cecilie Duhamel

Professeur

Mots-clés

Prix & distinctions

2023 Médaille Charles Eichner - SF2M

Équipe

GEM - Genèse, Évolution des Microstructures

Biographie

Cecilie Duhamel est une chercheuse spécialisée dans l’étude des mécanismes de dégradation des matériaux métalliques en environnements extrêmes, notamment dans le contexte des réacteurs à eau pressurisée (REP). Ses travaux portent principalement sur la corrosion sous contrainte (CSC), l’oxydation intergranulaire et les interactions entre défauts microstructuraux, contraintes mécaniques et environnement chimique. Son expertise inclut l’analyse des alliages nickel-base (Alliage 600, Alliage 82) et des aciers inoxydables austénitiques, ainsi que l’impact des irradiations et des traitements thermomécaniques sur leur durabilité. Ses recherches combinent des approches expérimentales avancées (microscopie électronique, spectrométrie de masse d’ions secondaires, corrélation d’images numériques) et des modélisations numériques pour quantifier les phénomènes locaux, comme la diffusion du chrome ou l’évolution des champs de contraintes aux joints de grains. Ses contributions visent à améliorer la compréhension des mécanismes physiques sous-jacents à la fissuration assistée par l’environnement, avec des applications directes pour la sûreté des installations nucléaires.

Publication(s)

2025
Corrosion behaviour of Alloy 600 containing oxide inclusions exposed to primary water of pressurised water reactors DOI : 10.1016/j.corsci.2025.113035
2023
Experimental and numerical analysis of mechanical fields on cross-shaped specimens for stress corrosion cracking of cold-worked austenitic stainless steels exposed to primary environment DOI : 10.1016/j.jnucmat.2023.154478
2023
The effect of elastic and plastic strain on surface and intergranular oxidation of alloy 600 in simulated PWR primary water DOI : 10.1016/j.corsci.2023.111346
2022
Intrinsic heterogeneity of grain boundary states in ultrafine-grained Ni: A cross-scale study by SIMS and radiotracer analyses DOI : 10.1016/j.mtla.2022.101397
2022
Hydrogen trapping by irradiation-induced defects in 316 Lstainless steel: A combined experimental and modeling study DOI : 10.1016/j.jnucmat.2022.153603
2019
Effect of aerated transients on oxidation and SCC of stainless steels in PWR primary water
2019
Local-scale modeling of plasticity-environment interactions DOI : 10.1016/B978-1-78548-309-7.50018-1
2019
Diffusion processes as possible mechanisms for CR depletion at SCC crack tip DOI : 10.1007/978-3-030-04639-2_22
2019
Calibration of the local igscc engineering model for alloy 600 DOI : 10.1007/978-3-030-04639-2_101
2019
Stress corrosion crack propagation DOI : 10.1016/B978-1-78548-309-7.50014-4
2019
Influence of the combination of microstructure and mechanical fields on stress corrosion cracking initiation of cold-worked austenitic stainless steels
2019
Hydrogen trapping by irradiation-induced defects in 316l stainless steel DOI : 10.1007/978-3-030-04639-2_143
2019
Stress corrosion cracking initiation of alloy 82 in hydrogenated steam DOI : 10.1007/978-3-030-04639-2_11
2018
Stress corrosion cracking initiation of alloy 82 in hydrogenated steam DOI : 10.1007/978-3-319-67244-1_11
2018
Diffusion processes as possible mechanisms for Cr depletion at SCC Crack Tip DOI : 10.1007/978-3-319-67244-1_22
2018
Characterization of oxide scales formed on alloy 82 in nominal PWR primary water at 340 °C and in hydrogenated steam at 400 °C DOI : 10.1016/j.corsci.2017.11.029
2018
Mechanical fields on cross-shaped specimens for stress corrosion cracking of cold-worked austenitic stainless steels DOI : 10.4028/www.scientific.net/MSF.941.1722
2018
Calibration of the local IGSCC engineering model for alloy 600 DOI : 10.1007/978-3-319-68454-3_25
2018
Hydrogen trapping by irradiation-induced defects in 316L stainless steel DOI : 10.1007/978-3-319-68454-3_67
2017
Intergranular Oxidation of Nickel-Base Alloys: Potentialities of Focused Ion Beam Tomography DOI : 10.1007/s11085-016-9688-y
2017
Hydrogen trapping by irradiation-induced defects in 316l stainless steel
2016
The role of intergranular chromium carbides on intergranular oxidation of nickel based alloys in pressurized water reactors primary water DOI : 10.1088/1757-899X/109/1/012004
2015
Oxidation of nickel-base welds 182 and 82 in simulated primary water of pressurised water reactors DOI : 10.1179/1878641314Y.0000000031
2014
Micro-mechanical characterization of lead-free solder joints in power electronics DOI : 10.1109/ITHERM.2014.6892271
2014
Effect of the superalloy composition on the isothermal oxidation behaviour of TBC systems DOI : 10.1007/s11085-013-9418-7
2014
Sulfur localization in NiPtAl/superalloy systems after high temperature isothermal oxidation DOI : 10.1007/s11085-013-9428-5
2013
TEM investigations on the effect of chromium content and of stress relief treatment on precipitation in Alloy 82 DOI : 10.1016/j.jnucmat.2013.09.002
2013
Initiation of PWSCC in welded nickel base alloy 182 DOI : 10.1115/PVP2013-97703
2013
Influence of irradiation on the oxide film formed on 316 L stainless steel in PWR primary water DOI : 10.1007/s11085-013-9401-3
2013
Stress corrosion cracking of nickel base alloys in PWR primary water DOI : 10.1051/epjconf/20135104003
2012
Thermal cycling behaviour of thermal barrier coating systems based on first- and fourthgeneration Ni-based superalloys DOI : 10.3184/096034012X13335273125433
2011
The effect of nitrogen on the passivation mechanisms and electronic properties of chromium oxide layers DOI : 10.1016/j.corsci.2011.02.026
2011
Stress corrosion cracking of alloy 600 in PWR primary water: Influence of chromium, hydrogen and oxygen diffusion
2011
SCC crack growth rate of alloy 82 in PWR primary water conditions - Effect of a thermal treatment
2011
Irradiation assisted stress corrosion cracking of stainless steels in a PWR environment: (A combined approach)
2010
Activation volume and deviation from Cottrell-Stokes law at small grain size DOI : 10.1016/j.ijplas.2009.10.003
2009
Adhesion of thermal barrier coatings systems after long term oxidation : Influence of preoxidation temperature and surface state of the bond coat DOI : 10.3184/096034009X399990
2009
Influence of fluxing in the preparation of bulk Fe-based glassy alloys DOI : 10.1016/j.jallcom.2008.08.132
2008
Al-based alloys containing amorphous and nanostructured phases
2008
Analysis of ductility of nanostructured copper prepared by powder metallurgy DOI : 10.1016/j.engfracmech.2007.04.031
2008
Synthesis and characterization of Ag doped Cu nanoparticles DOI : 10.1016/j.jallcom.2007.05.064
2008
Deformation behavior and fractographic features of ductile Cu47 Zr47Al6 bulk metallic glass
2008
Diffusionless transformations DOI : 10.1142/9789812790590_0006
2008
Effect of titanium on microstructure and mechanical properties of Cu50Zr50-xTix (2.5 ≤ × ≤ 7.5) glass matrix composites DOI : 10.1007/s11661-007-9291-6
2008
Plastic deformation of metallic nanostructures
2007
Thermo-mechanical behaviour of nanostructured copper DOI : 10.1016/j.jallcom.2006.08.300
2007
High strength Ti-Fe-Sn ultrafine composites with large plasticity DOI : 10.1016/j.scriptamat.2007.03.031
2007
Powder metallurgy of nanostructured high strength materials DOI : 10.4028/0-87849-419-7.1405
2007
Impact of microstructural inhomogenities on the ductility of bulk metallic glasses DOI : 10.2320/matertrans.MJ200725
2007
Mechanical properties of bulk metallic glasses and composites DOI : 10.1557/jmr.2007.0050
2007
Microstructure and mechanical properties of slowly cooled Cu47.5Zr47.5Al5 DOI : 10.1557/jmr.2007.0033
2007
Bulk nanostructure - Dendrite composites: Solidification, microstructure and mechanical properties
2007
Martensite formation in a ductile Cu47.5Zr47.5Al 5 bulk metallic glass composite DOI : 10.1002/adem.200700044
2007
Processing routes/ microstructure and mechanical properties of metallic glasses and their composites DOI : 10.1002/adem.200700043
2006
Thermo-mechanical behaviour of nanostructured copper DOI : 10.1007/1-4020-4972-2_447
2005
Synthesis of controlled-chemistry ultrafine FexNi1-x ferromagnetic powders DOI : 10.1016/j.jallcom.2004.10.041
2005
Deformation behavior and strain rate sensitivity of nanostructured materials at moderate temperatures DOI : 10.1557/proc-880-bb8.3
2003
Vortex flux channeling in magnetic nanoparticle chains DOI : 10.1103/PhysRevLett.91.257207
2003
Synthesis and processing of metallic nano-powders for the study of their mechanical and magnetic properties DOI : 10.4028/www.scientific.net/msf.426-432.2411

Enseignements

Electrochimie/Corrosion

Responsable

Corrosion et durabilité des structures

Responsable

Si l'on pose la question des divers modes de dégradation des matériaux, on aboutit rapidement à l'observation suivante : un matériau en cours d'utilisation devra être remplacé, soit à cause d'une rupture mécanique, soit du fait de la corrosion, soit enfin de l'intervention simultanée de ces deux phénomènes. Le coût de la corrosion et de ses conséquences approche 4 % du P.N.B. Malgré l’importance de l’enjeu financier, ces phénomènes sont peu étudiés en France et peu enseignés dans les écoles d’ingénieurs. Aussi la nécessité de sensibiliser de futurs ingénieurs généralistes aux problèmes de corrosion apparaît donc clairement. En effet, il n'est pas possible de fournir à l'heure actuelle un schéma unifié permettant à coup sûr de résoudre n'importe quel problème de corrosion, en particulier pour ce qui concerne les corrosions localisées et l'oxydation à haute température. Par contre, la compréhension des mécanismes fondamentaux de corrosion et la familiarisation avec les moyens d'étude quantitatifs de ces phénomènes fournissent un fil directeur nécessaire pour ne pas s'embourber dans l'empirisme quasi-total qui préside bien souvent aux choix des matériaux par leurs utilisateurs. Le cours, et le contrôle des connaissances qui en découle, est donc centré sur : La connaissance du petit nombre de lois fondamentales qui conditionnent la compréhension des phénomènes de corrosion. La connaissance des moyens d'étude permettant de caractériser le phénomène. L'aptitude, devant un problème de corrosion donné, à tirer de ces lois et des données expérimentales, une interprétation valable du phénomène pouvant aller jusqu'à chiffrer le risque encouru ou éventuellement proposer un moyen de protection. La connaissance du comportement type des grandes classes de matériaux métalliques vis à vis des différents modes de corrosion Programme Corrosion électrochimique par les solutions aqueuses. Applications et exemples (corrosion généralisée, corrosion localisée, métaux passivables, etc.). Oxydation des métaux et alliages par les gaz à haute température (corrosion sèche). Applications et exemples (aciers, alliages chromino-formeurs, etc.). Notions sur la protection des métaux contre la corrosion sèche et aqueuse (protection électrochimique, revêtements, inhibiteurs). Organisation Le cours se déroule sur 4 séances de 3h chacune (hors examen).Trois séances sont consacrées pour moitié à la corrosion aqueuse, pour moitié à l’oxydation à haute température. Pour illustrer le cours, la dernière séance est consacrée à une étude de cas industriel réalisée en groupe.

Design de matériaux pour les nouveaux défis (cours)

Chargé d'enseignement

Lundi 14/09 Mardi 15/09 Merc. 16/09 Jeudi 17/09 Vend. 18/09 9 :00-10:30 9h-10h Séminaire d’introduction (Renault) 10h-10h30 Déroulement de la semaine (J. Crepin et J.L. Bouvard) Synthèse et élaboration des matériaux (polymères, verres, métaux, céramiques) -Suite- (V. Esin) De la transformation de la matière vers leurs propriétés d’usage : Mise en forme des matériaux (C. Moussa) De la transformation de la matière vers leurs propriétés d’usage : Microstructure induite par le procédé (S. Dépinoy) Analyse de cycle de vie (M. Douziech) 10:45-12 :15 Le matériau au cœur de la structure pour répondre à des propriétés cibles (A.F. Gourgues) Analyse de cycle de vie -Suite- (M. Douziech) 13:45-15:15 Synthèse et élaboration des matériaux (polymères, verres, métaux, céramiques) (V. Esin) Accessibilité ressources (J. Osterbaan) De la transformation de la matière vers leurs propriétés d’usage : Maitrise du comportement de la matière (V. Esin) Fonctionnalisation de surfaces (M.H. Berger) Durée de vie des matériaux et structures (J.L. Bouvard) 15:30-17:00 Stratégies de modélisation numérique matériau (H. Proudhon et J.L. Bouvard) Les effets d'environnement (C. Duhamel)

Sciences et génie des matériaux (SGM) option

Intervenant

La 2e année : découvrir, observer, expérimenter Les deux semaines d'option sont consacrées à un mini-projet par binôme, dans un des deux laboratoires de l'Ecole (Centre des Matériaux à Evry ou Centre de Mise en Forme des Matériaux à Sophia-Antipolis, soit plus de 70 enseignants-chercheurs en appui à l'option). Les sujets tournent autour d'un projet industriel précis. L'accent est mis sur la découverte de phénomènes physiques, chimiques, mécaniques... et sur leur quantification. Un rapport détaillé et une soutenance orale permettent aux élèves, non seulement de se former aux techniques de communication, mais surtout de se former "les uns par les autres". Quelques sujets : expertise de la défaillance d'un frein ferroviaire, expertise de non-conformité de joints métalliques, soudage (essais instrumentés et modélisation numérique), étude des mécanismes de formation d'une mousse pour siège automobile, formation d'aérogels pour super-isolants ou applications biomédicales... La 3e année : comprendre, savoir choisir, optimiser Les deux temps forts de la troisième année sont le mois d'option (dès la rentrée) et le projet personnel qui occupe tout le reste du temps consacré à l'option. Le mois d'option : "Matériaux et ingénieurs" dans un secteur industriel donné. Le mois d'option est consacré à l'ingénierie des matériaux et s'articule autour d'un secteur industriel précis (2004 et 2005 : l'automobile ; 2006 et 2007 : l'aéronautique, 2008 et 2009 : le bâtiment, 2010 et 2011 : l'énergie, 2012 et 2013 : la santé, 2014 et 2015 : le spatial). Les multiples activités permettent une formation active et la constitution d'un groupe homogène, riche des origines et des personnalités diverses des élèves et des enseignants : visites industrielles : élaboration, transformation et utilisation des matériaux dans le domaine choisi ; quelques conférences données par des experts industriels ; mini-projets de "Découverte Industrielle" : 5 jours par groupes de 2 à 4 élèves, sur site industriel, encadrés par des ingénieurs sur place, sur un problème d'ingénierie ; un rapport écrit (note interne à l'entreprise) et une restitution orale permettent aux différents groupes de partager savoirs et expériences acquis sur le terrain ; quelques "cours", en fait des séances de préparation des visites et des séances de "debriefing" sous forme de questions-réponses aux enseignants, à propos des conférences et des visites industrielles. Le travail d'option : mettre en pratique méthodes et connaissances pour résoudre un problème industriel. Les travaux d'option, individuels, forment la colonne vertébrale de la troisième année. Définis dès le mois d'octobre, en accord avec les desiderata de chaque élève, ils portent sur un problème industriel bien identifié. D'une durée d'au moins 4 mois (total de 8 mois pour les polytechniciens en "voie spécialisée"), ils se déroulent sur site industriel, avec un double tutorat : les ingénieurs de l'entreprise d'une part et un enseignant-chercheur d'un des deux laboratoires "Matériaux" de l'Ecole d'autre part. L'accent est mis sur la compréhension des phénomènes et sur la résolution du problème pratique posé. Quelques sujets d'option représentatifs traités ces dernières années : choix d'un matériau pour une pièce de Formule 1 automobile (Renault, Viry-Châtillon) modélisation des couches minces déposées sur un verre (Saint-Gobain, Thourotte) sélection et dimensionnement d'une mousse antichoc (SNCF, Le Mans) faisabilité du revêtement de pistons par projection plasma (Toyota, Evry - Belgique - Japon) procédé innovant de coulée continue d'acier (Vallourec, Aulnoye-Aymeries / Brésil) optimisation du procédé d'injection de polymère renforcé de fibres (Bosch, Allemagne) analyse de verres dorés émaillés du Moyen-Age (Laboratoire des Musées de France, Paris) prédiction des propriétés à rupture d'aciers pour gazoducs (ArcelorMittal, Gand, Belgique). critère d'acceptabilité de défauts de forge (PSA, La Garenne-Colombes) défauts de mise en peinture des pièces de carrosserie plastique automobile (Mécaplast, Monaco) soudage de pièces en superalliage pour lanceurs spatiaux (Snecma, Vernon) amélioration du contrôle non destructif d'éléments de centrales électriques (EDF, Saint-Denis) décontamination de bétons utilisés en génie civil pour les centrales nucléaires (Bouygues, St-Quentin / CEA, Marcoule) amélioration de la fabrication de pièces en composite pour aéronautique (Dassault, Argenteuil) choix de matériaux pour sondes endoscopiques avec microcope intégré (Mauna Kea Technologies, Paris) Particularités de l'option : Du concret ! L'option comporte très peu de cours à proprement parler : les savoirs et compétences sont acquis dans les cours proposés à tous les élèves (tronc commun, enseignements spécialisés) et surtout par le partage des expériences vécues par chacun sur le terrain. Il s'agit d'expérimenter par soi-même et en équipe (double tutorat ingénieur industriel + enseignant-chercheur). Pratique intensive du travail en groupe La diversité et le nombre des optionnaires permet à chacun d'apprendre aux autres et par les autres. C'est un entraînement efficace aux méthodes d'auto-formation que pratiquera l'ingénieur pendant toute sa carrière pour rester un acteur majeur dans son domaine de compétences et maîtriser son évolution professionnelle. Pluridisciplinarité Le domaine des matériaux est à l'intersection entre des disciplines telles que la physique, la chimie, la mécanique, les mathématiques appliquées et la modélisation numérique. Les travaux d'option comportent souvent une part expérimentale et une part de modélisation, qui permettent une formation équilibrée à la culture des matériaux. L'option s'intéresse aussi bien aux céramiques, aux "plastiques", aux métaux et alliages... qu'aux objets anciens (archéologie) ou aux innovations les plus récentes (aciers "biologiques", aérogels biosourcés ou non...).

Matériaux pour les Nouveaux Défis (trimestre recherche)

Chargé d'enseignement

Direction(s) de thèse(s)

2026 Effet du chargement mécanique et du trajet de déformation sur la corrosion sous contrainte d’un acier inoxydable austénitique en milieu primaire de REP GRAND Johanne
2025 Evaluation de l’effet de la déformation plastique locale dans l’alliage A182 en vue d’une meilleure prévision du comportement en corrosion sous contrainte des soudures du circuit primaire des REP VEDEL Adrien
2025 Corrosion et corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable austénitique stabilisé niobium en eau à haute température BOIFFIER Simon
2024 Corrosion sous contrainte des aciers inoxydables en milieu primaire REP : influence de la composition chimique NOIREZ Maximilien
2024 Effet du chargement mécanique et du trajet de déformation sur la corrosion sous contrainte d’un acier inoxydable austénitique en milieu primaire de REP WANG Alain
2024 Corrosion sous contrainte en milieu primaire de réacteur nucléaire à eau sous pression d’un acier inoxydable obtenu par métallurgie des poudres et compaction isostatique à chaud MOLIERE Jane
2023 Corrosion Sous Contrainte d’un acier inoxydable écroui : influence de l'oxygène en milieu primaire des REP FAYOLLE Charles
2023 Compréhension de l’évolution microstructurale de l’électrode positive et voies de remédiation en vue du recyclage des batteries Lithium-ion PINOT Clémence
2020 Oxydation et corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable écroui en milieu primaire des REP : effet des transitoires oxygénés DE PAULA Thalita
2020 Modèle local de corrosion sous contrainte intergranulaire des alliages de nickel exposés aux zones confinées du circuit secondaire des réacteurs à eau sous pression RINN Pierre
2019 Effet de la présence d'inclusions d'oxyde sur la prévision de l'amorçage de la corrosion sous contrainte de l'alliage 600 en milieu REP PEREZ Colette
2016 Effet de transitoires oxygénés sur l'oxydation et la corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable 316L écroui en milieu primaire des réacteurs à eau sous pression. MAISONNEUVE Marc
2016 Analyse expérimentale et numérique de l'amorçage de fissures de corrosion sous contrainte dans les aciers inoxydables pré-écrouis HUANG Qi
2016 Corrosion intergranulaire des aciers inoxydables austénitiques en milieu acide nitrique oxydant EMERY Adrien
2015 Etude du piégeage de l’hydrogène dans un acier inoxydable austénitique dans le cadre de la corrosion sous contrainte assistée par l’irradiation BACH Anne-Cécile