Modélisation champ de phase de la transformation martensitique dans les RHEAs avec effet TRIP H/F

Description du Poste

Sujet De Thèse

Les alliages réfractaires à haute entropie (RHEAs) et les alliages concentrés complexes (RCCAs) constituent des sous-classes de matériaux à éléments principaux multiples, présentant une très bonne résistance mécanique ainsi qu’une bonne stabilité thermique, à température ambiante comme à haute température. Ces alliages, composés généralement de métaux de transition des groupes IV (Ti, Zr, Hf) et V–VI (V, Nb, Ta,
Cr, Mo, W), se forment le plus souvent sous la forme d’une solution solide cubique centrée (β). Malgré leurs excellentes performances à haute température, leur ductilité limitée à température ambiante et leur faible taux d’écrouissage ont jusqu’à présent restreint leurs applications.
Des avancées récentes ont montré que la plasticité induite par transformation (effet TRIP) peut améliorer significativement la ductilité et l’écrouissage dans certains RHEAs, en particulier ceux contenant des éléments du groupe IV (Ti, Zr, Hf). Il est donc essentiel de comprendre et contrôler cet effet TRIP pour obtenir une bonne combinaison résistance-ductilité et concevoir la prochaine génération de matériaux
structuraux à haute température.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR "BADTRIP", qui vise à comprendre les mécanismes micromécaniques et microstructuraux gouvernant la transformation martensitique dans les alliages réfractaires à haute entropie (RHEAs) de type TRIP à température ambiante. Elle sera menée en collaboration avec le Laboratoire d'Étude des Microstructures (LEM), une unité mixte entre le CNRS et l'Office national d'études et de recherches aérospatiales (ONERA).
Les objectifs du projet de thèse sont de développer et valider un modèle de champ de phase 3D capable de décrire :
- les premières étapes de la transformation martensitique dans les RHEAs ;
- la nucléation, la croissance et l'interaction des variants de martensite ;
- le couplage entre les déformations de transformation et la relaxation plastique se produisant dans la matrice.
Sur la base des résultats obtenus à partir des simulations de champ de phase, un modèle d'automate cellulaire sera ensuite développé afin de prédire les propriétés mécaniques des RHEAs à plus grande échelle.
À terme, ce travail vise à définir des critères basés sur la physique permettant de prédire le comportement TRIP dans les RHEAs, afin d'orienter le design d'alliages présentant d'excellentes propriétés mécaniques.

Activités principales :
Le doctorant devra réaliser les tâches suivantes :
- Prendre en main un modèle multi-champs de phase pour les transformations martensitiques et le développer afin d’inclure la relaxation plastique de la matrice β.
- Réaliser des simulations pour étudier l’effet d’un chargement mécanique sur l’évolution
microstructurale.
- Développer un modèle d’automate cellulaire afin d’accéder aux propriétés mécaniques du matériau polycristallin.
- Analyser les résultats des simulations 3D et les comparer aux données expérimentales obtenues par le consortium du projet BAD TRIP.

Compétences requises/souhaitées :
Le candidat doit être titulaire d'un Master en physique ou en science des matériaux, idéalement avec des connaissances dans les domaines suivants :
- Métallurgie physique, transformations de phase, thermodynamique hors équilibre, diffusion atomique, micromécanique.
- Calculs scientifiques pour les matériaux.
- Un intérêt pour la programmation (Fortran, Python), le calcul scientifique ainsi que des connaissances en champ de phase constituent également des atouts majeurs.
Le candidat doit maîtriser l'anglais et/ou le français.

Votre Environnement de Travail

L’Institut Jean Lamour (IJL) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Lorraine. Spécialisé en science et ingénierie des matériaux et des procédés, il couvre les champs suivants : matériaux, métallurgie, plasmas, surfaces, nanomatériaux, électronique.
En 2026, l'IJL compte 258 permanents (33 chercheurs, 133 enseignants-chercheurs, 92 IT-BIATSS) et 389 non-permanents (146 doctorants, 43 post-doctorants / chercheurs contractuels et plus de 200 stagiaires), de plus de 70 nationalités différentes.
Il collabore avec plus de 150 partenaires industriels et ses collaborations académiques se déploient dans une trentaine de pays.
Son parc instrumental exceptionnel est réparti sur 4 sites dont le principal est situé sur le campus ARTEM à Nancy.

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