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[H/F] Thèse ICA-Safran-Pprime superalliage base Ni couplage oxydation/déformation micromécanique

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Informations générales

Référence : UMR5312-DAMTEX-001
Lieu de travail : ALBI
Date de publication : mercredi 5 décembre 2018
Nom du responsable scientifique : Denis DELAGNES et Damien TEXIER
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 21 janvier 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 1 768,55 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les superalliages à base de nickel sont largement rencontrés pour des applications structurales à hautes températures et températures intermédiaires dans des environnements relativement complexes. Du fait de la réactivité de surface, i.e. corrosion, oxydation, ces matériaux peuvent voir leurs propriétés évoluer en surface et sous-surface au cours de leur vie et générer progressivement un gradient de composition chimique, de microstructure et de propriétés. Bien que l'étendue de ces gradients de propriétés soit souvent négligeable par rapport aux dimensions des pièces de structure aéronautiques (du micromètre à la centaine de micromètres), la variabilité de comportement mécanique au sein de ce gradient donne lieu à de l'endommagement prématuré et progressivement à la rupture de la pièce de structure. Pour arriver à cet objectif, la caractérisation micromécanique des propriétés d'usage de ces matériaux à gradient de propriétés est primordiale, et ce dans une large gamme de température.
Du fait des fortes variations de propriétés sur des épaisseurs/profondeurs faibles rencontrées dans les matériaux à gradient de propriétés, des techniques de caractérisation micromécanique sont nécessaires. Bien que ces techniques de caractérisation micromécanique soient déjà relativement complexes à température ambiante autant dans leur emploi que dans l'exploitation des données, ce projet de recherche a pour ambition de mesurer des propriétés locales à plus hautes températures, températures où les dégradations surfaciques et sub-surfaciques sont importantes (jusqu'à 800°C pour des applications de type turbines aéronautiques). Les techniques de mesure dites « directes », c'est-à-dire donnant accès aux propriétés de traction, de fatigue et de fluage par emploi d'échantillons minces autosupportés (free-standing) (quelques dizaines de micromètre d'épaisseur) ont l'avantage d'accéder à des grandeurs directement utilisables dans les modèles numériques (en faisant l'hypothèse de propriétés homogènes couche par couche). En plus des grandeurs « macroscopiques » mesurées par ces techniques de mesure dites « directes » sur échantillon minces autosupportés, une investigation spécifique de la surface par mesure de champs cinématiques (technique photomécanique haute résolution de corrélation d'images) permettrait d'obtenir des informations locales sur les processus de déformation et d'endommagement à l'échelle de la microstructure. Cette approche mécanique in-situ à l'échelle de la microstructure se différencie clairement des techniques usuelles, i.e. celles classiquement utilisées en Science des matériaux (dureté, nanodureté, observations post-mortem ou lors d'essais interrompus, etc.) qui ne sont plus opérantes pour l'évaluation quantitative du gradient de propriétés.
Cette approche multi-échelle et pluridisciplinaire de l'évolution du comportement mécanique et de l'endommagement, assistée par la corrosion/l'oxydation sous contrainte, s'avère être une piste originale et nécessaire pour comprendre et identifier les mécanismes locaux de déformation et de réactivité de surface, d'endommagement (amorçage de fissures, formation de pores, produits de corrosion, formation d'oxyde à croissance rapide, etc.) et de rupture à l'échelle de ce gradient évolutif dans le temps.

Contexte de travail

L'Institut Clément Ader (ICA, CNRS UMR 5312).
L'ICA est un laboratoire de recherche qui s'attache à l'étude des structures, des systèmes et des procédés mécaniques. Nos secteurs d'activités s'inscrivent dans ceux des industries mécaniques avec une attention particulière accordée aux projets des domaines de l'aéronautique, de l'espace, du transport et de l'énergie. Nos travaux portent généralement sur la modélisation du comportement, l'instrumentation et l'étude de la durabilité des structures ou produits considérés. Une part importante de nos recherches porte sur les matériaux composites, lesquels prennent aujourd'hui une place importante dans les structures.

L'ICA regroupe environ 80 enseignants chercheurs, 20 chercheurs temporaires, 20 BIATSS, 90 doctorants, ainsi que de nombreux stagiaires. Avec la particularité de compter :
- au niveau des tutelles, des personnels appartenant à quatre grands établissements : UPS et INSA du Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche, ISAE du Ministère de la Défense, Mines Albi du Ministère de l'Industrie,
- au niveau géographique, des personnels répartis dans quatre villes de la région Midi-Pyrénées : Albi, Figeac, Tarbes et Toulouse.
La direction est composée d'un directeur et de deux directeurs-adjoints, les trois ministères de tutelle étant représentés dans ce trio. L'équipe de soutien technique (personnels BIATSS) est organisée en trois composantes, une pour chaque ministère.

Le laboratoire est organisé en quatre groupes de recherche :
- Groupe MSC : Matériaux et Structures Composites
- Groupe SUMO : Surface, Usinage, Matériaux et Outillages
- Groupe MS2M : Modélisation des Systèmes et Microsystèmes Mécaniques
- Groupe MICS : Métrologie, Identification, Contrôle et Surveillance


Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les thématiques de recherche du groupe SUMO et plus particulièrement l'axe: Propriétés d'usage et microstructures des matériaux avancés

La localisation de la thèse sera sur le campus de l'IMT-Mines Albi.

Contraintes et risques

Essais mécaniques à haute température

Informations complémentaires

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le projet ANR-JCJC COMPAACT: Corrosive-Oxidative coupled Mechanical Performances of materials Assessed via Advanced Characterization Tools
(financement acquis AAP2018)

Le candidat recherché doit avoir des connaissances solides en mécanique des matériaux : caractérisation expérimental et/ou simulation numérique.

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