En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez le dépôt de cookies dans votre navigateur. (En savoir plus)

Thèse sur la métallurgie des aciers tolérants aux impuretés (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
- Français-- Anglais

Date Limite Candidature : jeudi 5 septembre 2024 00:00:00 heure de Paris

Assurez-vous que votre profil candidat soit correctement renseigné avant de postuler

Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse sur la métallurgie des aciers tolérants aux impuretés (H/F)
Référence : UMR5266-HUGVAN-003
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : ST MARTIN D HERES
Date de publication : vendredi 7 juin 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel
Section(s) CN : Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés

Description du sujet de thèse

Contexte de l’étude

L'acier, en tant que l'un des matériaux fondamentaux de la société moderne, joue un rôle central dans diverses applications d'ingénierie et de construction. Cependant, les processus de production de l’acier, en particulier les hauts fourneaux traditionnels, contribuent de manière significative aux émissions de gaz à effet de serre, ce qui rend impératif une transition vers des pratiques plus durables. Cette transition nécessite un passage progressif vers des technologies de production alternatives, telles que le four électrique à arc (FEA), et une augmentation de la consommation de matériaux recyclés. Ces ferrailles constituent un apport d’éléments résiduels qui ne peuvent pas être éliminés de l’acier liquide avec les technologies actuelles d’élaboration. Ces éléments ont un impact sur la microstructure et les propriétés de l'acier, notamment la résilience, la ductilité et la soudabilité. Malgré des recherches approfondies, la compréhension des effets des éléments résiduels sur les processus tels que les recuits reste un objectif en cours. En particulier, l'effet de ces éléments résiduels sur l'évolution microstructurale de l'acier demeure peu étudié, en dépit de leur tendance à ségréger fortement aux interfaces et de l’impact important sur la cinétique de transformation de phase qui en découle.

Programme scientifique

Dans ce contexte, le but de cette thèse de doctorat est d’étudier l'impact des éléments résiduels (tels que le Cu, Mo, Sn, Sb, As, P etc.) et de leur ségrégation interfaciale sur la cinétique de transformation de phase austénite-ferrite dans les aciers, en utilisant des approches combinatoires avancées. Ces techniques ont démontré leur efficacité pour accélérer l'étude de la cinétique de transformation de phase dépendante de la composition en science des matériaux. La méthodologie combinatoire comprendra deux étapes principales : tout d'abord, la fabrication d'échantillons avec des gradients de composition en éléments résiduels, puis suivre in situ la cinétique de transformation de phase le long de ces gradients de composition en utilisant la diffraction des rayons X à haute énergie dans des installations de synchrotron. La microsonde de Castaing sera utilisée pour caractériser les gradients de composition le long des échantillons. Les mesures in situ à haut débit seront principalement réalisées à l'ESRF dans le cadre du projet à long terme (CombiMet) sur la ligne de lumière ID31 et en utilisant un four optimisé pour les expériences de balayage de gradient.

Le grand ensemble de données cinétiques sera comparé aux prédictions des modèles de cinétique de croissance, y compris les modèles basés sur l'équilibre local et les modèles basés sur le traînage de soluté « Solute Drag (SD) ». La ségrégation de ces éléments aux interfaces austénite-ferrite sera étudiée par sonde atomique tomographique (SAT) pour quantifier et valider les énergies de liaison utilisées dans le modèle SD. De plus, l'ensemble de données acquis servira pour l’entraînement d’un modèle IA visant à prédire directement la cinétique de transformation dans tout l'espace de composition.

Les résultats de ce travail feront progresser la compréhension de l'effet de ces éléments sur la cinétique de transformation et leur interaction avec l'interface en mouvement. En outre, les résultats contribueront à proposer des voies pour le développement et la conception d'aciers tolérants des teneurs élevées en éléments résiduels, une préoccupation actuelle majeure dans la réduction de l'empreinte carbone de l’industrie sidérurgique.


Objectifs

• Fabriquer des échantillons à gradient de composition contrôlé en utilisant l’approche combinatoire.
• Suivre in situ les cinétiques de transformation de phase par des mesures haut débit par diffraction des rayons X à haute énergie sur les lignes de synchrotron, et en utilisant un four optimisé pour les expériences de balayage de gradient.
• Générer un grand ensemble de données décrivant la cinétique de croissance de la ferrite dans l’espace des compositions des résiduels.
• Comparaison avec les prédictions des modèles cinétiques pour évaluer les paramètres nécessaires à un modèle de transformation basé sur le traînage de soluté « SD ».
• Évaluer la ségrégation des éléments résiduels aux interfaces à l'aide de la sonde atomique tomographique.
• Comprendre l'effet de la teneur en éléments résiduels sur la cinétique de transformation de l’austénite en ferrite dans l'acier et proposer des voies de conception pour des aciers tolérants aux éléments résiduels.

Contexte de travail

Le travail de thèse se déroulera entre le groupe Physique du Métal du laboratoire SIMaP (Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés, simap.grenoble-inp.fr) à Grenoble et l'équipe Microstructures et Contraintes de l'IJL (Institut Jean Lamour, ijl.univ-lorraine.fr) à Nancy.

Le laboratoire Science et ingénierie des matériaux et procédés est localisé sur le campus Est de Grenoble, à Saint Martin d'Hères, sur environ 9200 m2 de locaux de Grenoble INP - UGA. Il a été créé en 2007 et c'est une unité mixte de recherche du CNRS, de Grenoble INP - UGA et de l’UGA. L’équipe Physique du Métal (PM) est composée d'une trentaine de permanents et d'une trentaine de doctorants et post-doctorants. Elle regroupe des physiciens, des chimistes et des mécaniciens des matériaux autour d’un objectif commun : comprendre et maîtriser la structure et la microstructure des matériaux pour optimiser leurs propriétés. Une des originalités est le développement de nouvelles techniques instrumentales et méthodologiques.

L’Institut Jean Lamour (IJL) est un laboratoire de recherche fondamentale et appliquée en science des matériaux. Unité mixte (UMR 7198) du CNRS et de l’Université de Lorraine, il est rattaché à l’Institut de Chimie du CNRS. L’équipe Microstructures et Contraintes est composée d'une dizaine de permanents et d'une dizaine de doctorants et post-doctorants. Elle étudie la genèse des microstructures par transformations de phases à l'état solide et des contraintes internes lors de traitements thermiques, thermomécaniques ou thermochimiques d'alliages métalliques. Il est en effet nécessaire de connaître les relations entre les différents éléments de la chaîne traitements/microstructures/propriétés pour concevoir et améliorer ces alliages métalliques.


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.