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Doctorant -Optimisation d'un procédé de recyclage d'aimants Nd-Fe-B (H/F)

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

Date Limite Candidature : mardi 17 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR6634-CHRVUR-031
Lieu de travail : ST ETIENNE DU ROUVRAY CEDE
Date de publication : mardi 6 juillet 2021
Nom du responsable scientifique : Jean-Marie Le Breton
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

Ce projet s'inscrit dans le cadre du projet RIN LABEX REFAIRE. Le travail consiste à préparer des poudres d'aimants Nd-Fe-B issus des mines urbaines, rebus d'aimants ou de disques durs. Les poudres recyclées seront obtenues par voie hydrothermale. Un des avantages de la technique de pulvérisation mise au point au GPM est qu'elle permet d'éliminer facilement le revêtement métallique protecteur des aimants, constitué généralement de nickel.
Les aimants Nd-Fe-B frittés sont les aimants les plus performants du marché. Ils présentent des caractéristiques chimiques, physiques et magnétiques qu'il est primordial d'essayer de préserver, à la fois dans la poudre produite, mais également, au cours des étapes suivantes de consolidation par frittage, afin d'obtenir un aimant de seconde vie le plus performant possible.
Pour ce faire, les étapes de synthèse sont cruciales. Il s'agit de préserver dans la poudre, à la fois, un taux d'oxygène faible, une taille de cristallites faible, et de garder la composition chimique initiale. De plus, la granulométrie de la poudre doit être optimisée, afin qu'elle soit la plus adéquate possible pour l'étape de frittage, en terme de taille moyenne des particules mais également distribution de taille. Enfin, on cherche à préserver, au sein de chaque particule une orientation magnétique qui pré-existe dans le matériau fritté. Ceci facilitera le développement d'une anisotropie magnétique par texturation à l'étape ultérieure de frittage.
Une étude systématique sera conduite sur les effets des différents paramètres opératoires qui peuvent influer sur la taille et la morphologie des particules lors de la pulvérisation hydrothermale. La sensibilité de ce procédé à la nature de la matière première et à la quantité de matériau traitée sera étudiée et les conditions de traitement seront optimisées afin de conduire à une poudre précurseur Nd-Fe-B la plus adéquate possible pour la phase de frittage qui suivra. Des étapes de mélange-broyage supplémentaires pourront être implémentées également afin d'optimiser la poudre, en terme de granulométrie, composition chimique, taille des cristallites de la phase Nd2Fe14B, etc… Les composés de terres rares étant très sensibles à l'oxydation, leur dégradation chimique entraîne toujours une dégradation des propriétés magnétiques. Ainsi, une attention toute particulière sera portée à la qualité des poudres obtenues et en particulier, au taux d'oxydation de ces poudres, en vue d'obtenir un aimant fritté aux propriétés magnétiques correctes.
Les poudres obtenues par pulvérisation seront systématiquement caractérisées par spectrométrie Mössbauer afin de quantifier précisément la proportion des phases contenant du fer. Ceci permettra en particulier de contrôler l'état de préservation de la phase magnétique Nd2Fe14B.

Contexte de travail

Le GPM (Groupe de Physique des Matériaux, UMR CNRS 6634) est structuré en 5 départements: Métallurgie Microstructure Mécanique, Instrumentation Scientifique, Matériaux Fonctionnels et Nanostructures, Systèmes Désordonnés et Polymères et Ouvertures thématiques et innovations. Il rassemble 160 personnels dont 60 Enseignants-Chercheurs/Chercheurs, 30 ITA et 70 Doctorants/PostDoct/Stagiaires. Le laboratoire est situé sur le Campus Sciences et Ingénierie Rouen Normandie (à Rouen), au sein de l'Université de Rouen Normandie et de l'INSA Rouen Normandie (7000m2).
Le/la doctorant (e) recruté (e) sera rattaché(e) au département Matériaux Fonctionnels et Nanostructures, au sein de l'équipe Matériaux Fonctionnels et Magnétisme, constituée de (11 enseignants et chercheurs, 3 PostDoc et 3 Doctorants). L'étude des relations entre structure (microstructure, nanostructure, structure atomique locale) et magnétisme des matériaux constitue le cadre des recherches menées au sein de l'équipe. Ces activités sont consacrées à l'étude de matériaux magnétiques à finalité appliquée.

Contraintes et risques

Le travail nécessitera d'utiliser du matériel adapté au traitement des matériaux étudiés : enceinte de cristallisation, fours, broyeurs. Les échantillons préparés seront analysés par spectrométrie Mössbauer, technique de résonance nucléaire utilisant des rayons gamma. Toutes ces activités seront réalisées au laboratoire dans le respect le plus strict des procédures de sécurité.

Informations complémentaires

sous réserve de l'obtention du financement du Projet

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