Des travaux antérieurs basés sur une lecture croisée de sources textuelles et matérielles, ont démontré qu’une grande variété d'alliages ferreux était utilisée pour la fabrication d’armement ou d’outils (épées, armures, couteaux ...) au Moyen Âge en Europe occidentale. En particulier, des microstructures composites combinant plusieurs lopins d’alliages ferreux aux propriétés différentes (« fer pur », aciers, fer phosphoreux ...) ont été mises en évidence de manière récurrente. Si elles attestent de savoir-faire spécifiques, d’importantes questions demeurent quant aux propriétés recherchées par les artisans, justifiant d’une mise en œuvre d’un haut degré technique. L’hypothèse la plus couramment avancée s’appuie sur l’usage des objets : ces structures composites amélioreraient les propriétés mécaniques du métal en combinant la ductilité du fer et la dureté de l'acier. D’autres hypothèses soulignent plutôt des contraintes techniques de fabrication : elles faciliteraient la mise en forme du métal dur en sandwich dans du métal mou ou témoignerait d’une opération de recyclage des métaux. Enfin dans le domaine de l’armement, une fonction esthétique est aussi avancée, notamment dans le cas spécifique de l’acier damassé, soulignant son effet visuel. Les activités du stagiaire comprendront des analyses microstructurales, des tests de dureté et de traction réalisés sur des éprouvettes homogènes, multicouches, composées d’aciers à différents taux de carbone puis sur des alliages issus d’archéologie expérimentale (IRAMAT) et fabriqués spécifiquement en amont du stage. Ces matériaux sont représentatifs de l’hétérogénéité des alliages multicouches anciens. Les tests mécaniques permettront de comparer plusieurs caractéristiques (module de Young, limite d’élasticité …). La déformation des matériaux hétérogènes pourra être suivie par des mesures de champ en optique afin de comprendre les transferts de charge entre les différentes zones. On évaluera la résistance des matériaux à la rupture par la réalisation d’essais SENT (single edge notched tensile test) et l’observation des surfaces de rupture au MEB (microscope électronique à balayage). Les activités de caractérisations expérimentales seront complétées par des modélisations numériques par éléments finis permettant de mieux comprendre le rôle des différentes couches dans les propriétés de l’assemblage.

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