Missions

Les alliages à base Ti présentent des propriétés mécaniques supérieures à celle de la plupart des nuances d'acier pour une densité deux fois plus basse. Ces alliages sont donc sont très attractifs dans le but d'alléger les structures notamment pour les applications aéronautiques et ainsi réduire l'empreinte carbone associée. Parmi ces alliages Ti, l'alliage TA3V est réputé pour sa grande résistance mécanique tout en restant facile à mettre en forme à la température ambiante. Le TA3V présente une structure biphasée α (HCP) majoritaire + β (CC). Malgré ses avantages, la mise en forme de ces alliages n'est pas totalement maitrisée avec un comportement très anisotrope et un fort retour élastique. Partant de ce constat, le projet ANR AFoTi (2021 - 2024) vise à améliorer la compréhension et la prédiction de l'évolution microstructurale et du comportement des alliages TiA3V à température ambiante. Ce projet est soutenu par un consortium composé du LPSM (UPR3407, Villetaneuse), LEM3 (UMR7239, Metz), LGF (UMR5307, Saint - Etienne). Une des étapes clés du projet est de développer une loi de comportement macroscopique basée sur la physique et prenant en compte les spécificités de ces alliages dans une approche multi-échelle. Le LSPM (UPR3407, Villetaneuse) propose un contrat postdoctoral dont l'objectif sera de concevoir et de réaliser des simulations DDD à méso-échelle à l'échelle d'un grain alpha ou d'un agrégat alpha+bêta représentatif .

Activités

Le travail proposé s'organisera comme suit :
- À basse température comme à l'ambiante, la friction de réseau de la structure HCP impacte la mobilité des dislocations, en particulier celle des dislocations vis (effet Peierls). Par ailleurs, les impuretés présentes dans le TA3V (comme Al, V, O) affectent également la cission critique des différents systèmes de glissement. Une loi de mobilité pertinente pour les dislocations prenant en compte ces effets sera définie à partir des données expérimentales et atomistiques de la littérature.
- Les interactions entre les différents systèmes de glissement possibles dans la structure HCP seront étudiées par DDD. Les simulations prendront en compte les mobilités des dislocations précédemment établies ainsi que l'anisotropie élastique.
- Des simulations massives de DDD seront conduites pour reproduire l'écoulement plastique et la loi d'évolution des densités de dislocations pour le monocristal de structure cristalline HCP. Des simulations seront également effectuées sur des bicristaux reproduisant la géométrie et l'orientation particulière des interfaces α/β observées dans le TA3V afin d'étudier leur impact sur le comportement polycristallin.
- À partir de ces résultats de DDD, des lois de comportement constitutives seront formulées en s'inspirant des succès récents pour les matériaux de structures CC et CF, avec lesquelles la phase α présente des similitudes. Les lois seront implémentées dans le code Éléments-Finis Castem en combinaison avec le générateur de lois de comportement MFront. Elles seront validées par confrontation avec des simulations mésoscopiques, puis confrontées aux résultats expérimentaux

Compétences

Titulaire d'une thèse de doctorat en Science des Matériaux ou Mécanique, le ou la candidat(e)recruté(e) devra avoir une solide expérience en simulations soit atomistiques (MD, DFT), soit mésoscopiques (DDD, serait un plus), et une connaissance approfondie des défauts cristallins. Un goût avéré pour les simulations, la programmation scientifique (C, python), et les mathématiques appliquées, un bon niveau d'anglais et une capacité à travailler en équipe sont également indispensables.

Contexte de travail

Ce travail de simulation sera mené au LSPM, mais une collaboration étroite avec le LEM3 (Metz) et le LGF (Saint Etienne) sera établie dès le début du projet, pour récolter les données expérimentales nécessaires, et valider notre approche numérique par confrontation avec d'autres développées au LGF. Des collaborations nationales et internationales sont également envisagées avec nos partenaires actuels sur la DDD (LEM, unité mixte CNRS – ONERA) et National Laboratory Lawrence Livermore (Livermore, Californie, USA).

Informations complémentaires

Le ou la candidat(e) devra fournir, sur le portail emploi du CNRS un CV détaillé, une lettre de motivation ainsi que les rapports de thèse ; des lettres de recommandation peuvent être également ajoutées au dossier.