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Etude de la plasticité des alliages à haute entropie par simulations atomistiques et continues (H/F))

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

Date Limite Candidature : jeudi 20 mai 2021

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Informations générales

Référence : UMR5510-PIEGES-001
Lieu de travail : VILLEURBANNE
Date de publication : lundi 29 mars 2021
Nom du responsable scientifique : Pierre-Antoine Geslin
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les alliages à haute entropie (HEA) constituent une nouvelle classe de matériaux en plein développement et sont considérés comme les alliages du futur du fait de leurs excellentes propriétés mécaniques. Contrairement aux alliages conventionnels composés d'un élément principal et d'autres espèces en faible concentration, les HEA sont composés de plusieurs éléments en proportions comparables. En particulier, les HEA de structure cubique centrée composés d'éléments réfractaires tels que Ta25Nb25Mo25W25 conservent d'excellentes propriétés à haute température et sont envisagés pour remplacer les alliages à base nickel dans les secteurs aéronautiques et nucléaires. Toutefois, la présence d'impuretés telles que l'oxygène ou le carbone qui se placent sur les sites interstitiels de ces alliages conduit à une forte augmentation de la limite d'élasticité et à une chute drastique de la ductilité. La dépendance de ces propriétés mécaniques avec le taux d'interstitiels est donc un point crucial à éclaircir pour envisager l'utilisation de ces alliages pour des applications industrielles.

Dans ce projet de thèse, nous proposons d'étudier les interactions entre dislocations (vecteurs de la déformation plastique) et les atomes de soluté au moyen d'une approche numérique multi-échelles. Dans un premier temps, le(la) candidat(e) étudiera le comportement des dislocations (vis et coin) dans un alliage HEA au moyen de simulations de dynamique moléculaire qui permettent de capturer les détails des interactions atomiques. La dynamique moléculaire permettra aussi d'éclaircir le rôle de solutés interstitiels sur le comportement de la dislocation. Toutefois, cette technique reste limitée à des échelles d'espace et de temps restreintes qui ne sont pas représentatives de l'expérience. C'est pourquoi la deuxième étape de la thèse se concentre sur le développement d'une approche meso-scopique dans laquelle la dislocation est représentée comme une ligne élastique interagissant avec un champ de contrainte issu des atomes de solutés. Ce modèle continu sera paramétré avec soin à partir des calculs atomistiques afin de rester quantitatif. L'objectif de cette thèse consiste à utiliser cette approche continue afin de prédire la limite d'élasticité de l'alliage en fonction de sa composition, de la température et la vitesse de déformation. La comparaison de ces résultats à des données expérimentales issues de la littérature permettra la validation de notre approche.

Nous recherchons un(e) candidat(e) avec le profil suivant :
• Master 2 Recherche ou école d'ingénieur en fin de cursus Sciences des Matériaux, Mécanique ou Physique de la Matière Condensée.
• Des connaissances approfondies en métallurgie physique (dislocations, mécanismes de durcissement) seront considérées comme un plus.
• Étant donné le caractère numérique du sujet, un intérêt pour les outils informatiques et la programmation est préférable. Des notions en Linux, Python et C++ seront considérées comme un plus.

Contexte de travail

Le(la) doctorat(e) sera intégré(e) au sein de l'équipe Metal du laboratoire MATEIS composée d'une vingtaine de chercheurs permanents et d'une trentaine de doctorants/post-doctorants travaillant sur les liens élaboration/microstructure/propriétés dans les alliages métalliques, dont plusieurs projets numériques en lien avec ce sujet de thèse.

Contraintes et risques

Aucun risque n'est associé à ce projet

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