Doctorant (H/F) : Microscopie corrélative mécanique par nanoindentation pour la caractérisation microstructurale à haut débit

Description du Poste

Sujet De Thèse

La cartographie par nanoindentation à grande vitesse (HSNM) s'avère très efficace pour évaluer les propriétés mécaniques des matériaux à partir de mesures corrélatives, telles que l'orientation du réseau cristallin par EBSD ou la composition chimique locale par EDX [1]. Par exemple, un protocole original basé sur l'inférence bayésienne a récemment été développé conjointement par le LEM3 et l'ICA afin de déterminer les constantes élastiques monocristallines des cristaux cubiques à partir de mesures corrélatives HSNM et EBSD [2]. Une telle approche de microscopie corrélative mécanique a également été utilisée pour étudier l'effet de la teneur en oxygène sur les propriétés élastiques du titane [3,4]. La présente thèse vise à exploiter pleinement le potentiel de la technique HSNM sur des matériaux présentant des gradients de microstructures et de propriétés. L'objectif est double : premièrement, fournir des données utiles pour calibrer les modèles de plasticité cristalline basés sur la physique et les alimenter avec des paramètres clés (par exemple, la variation des constantes élastiques monocristallines et des contraintes critiques avec les caractéristiques microstructurales, la résistance des interfaces), deuxièmement, mieux comprendre les mécanismes conduisant à la localisation de la déformation, qui joue un rôle déterminant dans l'adéquation d'un matériau donné à une application structurelle souhaitée. Pour mener cette étude, un superalliage à base de nickel (Inconel 718) sera utilisé comme matériau modèle en raison de sa large utilisation industrielle et de sa remarquable modularité métallurgique, permettant l'élaboration d'échantillons présentant des gradients d'états microstructuraux (solution solide, présence de précipités) influençant directement la localisation de la déformation. La recherche doctorale portera notamment sur :
• La préparation d'échantillons d’INCONEL 718 présentant un gradient de précipitation le long de la direction de traction (1), d'échantillons à gradient chimique avec des teneurs contrôlées en Nb et/ou Al (2), et d'échantillons pré-déformés (3).
• Réalisation de cartes de nanoindentation à grande vitesse combinées à des mesures EBSD et/ou EDX permettant la fusion des données/des mesures corrélatives afin d'extraire ensuite les propriétés mécaniques.
• Analyse statistique des bandes de glissement autour des indents et des chutes de contrainte survenant pendant les essais de nanoindentation [5] en fonction de l'orientation du réseau cristallin, de la composition chimique, de l'état métallurgique et de la distance aux joints de grains et aux joints de macles.
• Étude de la résistance des joints de grains et des joints de macles et du confinement de la plasticité par les interfaces à partir de la déviation de l'effet classique de taille d'indentation (ISE) [6] obtenue lors d'essais de nanoindentation réalisés en mode de mesure continue de la rigidité (CSM) à proximité des interfaces.

REFERENCES:
[1] Rossi, E., Wheeler, J. M., & Sebastiani, M. (2023). High-speed nanoindentation mapping: A review of recent advances and applications. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 27(5), 101107
[2] Idrissi, Y., Richeton, T., Texier, D., Berbenni, S., & Lecomte, J. S. (2024). Robust determination of cubic elastic constants via nanoindentation and Bayesian inference. Acta Materialia, 281, 120406
[3] Texier, D., Richeton, T., Proudhon, H., Dziri, A., Sirvin, Q., & Legros, M. (2024). Increase in elastic and hardness anisotropy of titanium with oxygen uptake due to high temperature oxidation: A multimodal framework using high speed nanoindentation mapping. Materials Characterization, 216, 114244
[4] Dziri, A., Ammar, K., Forest, S., Proudhon, H., Sirvin, Q., Richeton, T., & Texier, D. (2025). Effect of oxygen content on elastic properties of an oxygen-graded titanium: Experimental and computational analyses. Materials & Design, 114801
[5] Jullien, M., Legros, M., Calvat, M., Stinville, J. C., & Texier, D. (2025). Quantifying the impact of oxidation on the mechanical properties of Alloy 718 using local mechanical testing techniques. Materials & Design, 114669
[6] Nix, W. D., & Gao, H. (1998). Indentation size effects in crystalline materials: a law for strain gradient plasticity. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 46(3), 411-425

Votre Environnement de Travail

Il s'agit d'un poste de doctorant entièrement financé pour une durée de 3 ans soutenu par le programme PEPR DIADEM. Le doctorant sera recruté dans le cadre du projet AMMETIS (AI-assisted Simulations of Microstructure driven Mechanical properties from high Throughput and multiscale analysIS) qui repose sur une collaboration effective entre le LEM3, l'ICA, le PIMM et le CEA. Le doctorant sera principalement basé au LEM3 à Metz, tout en effectuant de longs séjours à l'ICA à Toulouse au début de sa thèse pour mener différentes campagnes expérimentales. Il fera partie de l'équipe AMMETIS composée de chercheurs expérimentés du CNRS, de l'UL, des Arts et métiers, de l'IMT et du CEA, ainsi que de plusieurs doctorants et post-doctorants, travaillant sur la caractérisation à haut débit des matériaux et leur modélisation micromécanique, assistés par l'IA. Le doctorant aura accès à des installations de recherche et à des ressources informatiques de pointe. Il aura la possibilité de participer à des conférences internationales, des workshops et des formations.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

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