Missions

Contexte
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Pour faire face aux défis énergétiques, environnementaux et économiques actuels et futurs du transport aérien, d’importants efforts sont consacrés sur les turboréacteurs de futures générations d’avions pour les rendre plus écologiques et plus économiques. Il est envisagé de remplacer des matériaux clés – superalliages base nickel en général - composant les aubes de turbine par des composites à matrice céramiques (CMC) qui allient légèreté, tenue thermomécanique et tolérance à l’endommagement, travaillant à plus haute température (1450°C ≈ 2700F) et avec des durées de vie plus longues.
L’étude proposée ici se positionne sur le développement de CMC basés sur le système ternaire silicium-carbone-azote (Si-C-N) fabriqués par un procédé hybride PIP (Polymer Impregnation & Pyrolysis) - CVI (Chemical Vapor Deposition) à partir d’une préforme de fibres céramiques. Ce procédé nécessite une optimisation par laquelle la structure de la matrice poreuse préparée par PIP doit se laisser infiltrer au mieux par voie gaz.

Objectifs et méthodes
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Il s’agit ici d’étudier l’infiltrabilité de matrices poreuses obtenues par PIP par une approche basée sur l’imagerie 3D et sur la modélisation numérique. L’objectif est d’apporter un soutien à la mise au point de matrices ex-PIP les plus faciles à infiltrer possible en caractérisant l’organisation spatiale de ces milieux poreux et en prévoyant numériquement l’infiltration de la matrice finale par CVI.
Pour cela, des travaux d’acquisition de tomographies X seront effectués ; les images seront ensuite analysées puis traitées pour produire (i) des informations sur la répartition des pores et (ii) des domaines de calcul pour simuler des cycles CVI.

Activités

• Milieux étudiés : Textures fibreuses simples et pré-infiltrées par PIP, fournies par les partenaires du projet.
• Acquisitions : Réalisation de tomographies X à l’aide d’un appareil de laboratoire (Placamat) et au synchrotron. Parallèlement, des micrographies (MO, MEB) seront également fournies.
• Traitement des données : Les données tomographiques seront traitées grâce aux logiciels d’analyse d’images déjà disponibles au LCTS. Cela permettra de générer deux types de domaines de calcul :
(i) des images calibrées en porosité (c’est-à-dire dont les niveaux de gris correspondent à la valeur locale de porosité), avec identification de l’orientation locale des fibres ;
(ii) des images binarisées (segmentées) à plus haute résolution.
• Analyses : Quantification de la porosité, distribution des tailles de pores, et calcul des propriétés effectives de transport à l’aide de logiciels développés en interne.
• Simulations : Réalisation de simulations multi-échelles d’infiltration, basées sur les images précédentes, en s’appuyant sur des outils/logiciels internes.

Compétences

Doctorat en Génie des Procédés, Simulation numérique multi-physique ou domaines similaires.
Compétences requises : Langue anglaise : niveau B1 ; Connaissances de base en langages de programmation (C, Fortran, Python, …)
Qualités personnelles : Rigueur, autonomie, esprit d'analyse, capacité à travailler en équipe et bonnes capacités de communication. Un intérêt pour la recherche et l'innovation est essentiel.

Contexte de travail

Le LCTS est un laboratoire qui est localisé sur le campus bordelais ; c'est une unité mixte à quatre tutelles - le CNRS, l'Université de Bordeaux, le groupe Safran et le CEA. Il totalise déjà 37 ans de recherches amont sur les composites réfractaires, matériaux très hautes performances employés dans l'aéronautique, le spatial et le domaine de l'énergie. C'est une équipe unique travaillant en mode projet en partenariat étroit avec ses cotutelles non-académiques. Il y a actuellement 34 personnels permanents, une quinzaine de doctorants et 4 post-doctorants.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Travail en ZRR. Admission sujette à l'avis du Fonctionnaire Sécurité Défense.
Partenariat avec IrCer Limoges et Safran Ceramics.