Description du sujet de thèse

Étude et développement à façon du réseau poral de résines précéramiques au cours de leur conversion thermique en céramiques de type non-oxyde – Application à l’élaboration de CMC

Contexte scientifique : Pour faire face aux défis énergétiques, environnementaux et économiques actuels et futurs du transport aérien, d’importants efforts sont consacrés aux turboréacteurs de futures générations d’avions. Ces efforts doivent nous mener vers des moteurs plus performants, plus écologiques mais aussi plus économiques pour une décarbonation du transport aérien en 2050. Cependant ces actions imposent un remplacement des matériaux clés – superalliages base nickel en général - composant les aubes de turbine par des composites à matrice céramiques (CMC) qui allient légèreté, tenue thermomécanique et tolérance à l’endommagement en fonction du choix des différents constituants qui le compose. La substitution des superalliages par des CMC permettrait de supprimer le refroidissement interne nécessaire actuellement pour utiliser les premiers, de réduire le poids des moteurs tout en autorisant l’augmentation de température des pièces internes et externes de turboréacteurs. Par ailleurs, ces CMC augmenteront la durée de vie des pièces constituants les moteurs pour accroître la robustesse et faciliter la « maintenabilité » des avions militaires ou civils.

Descriptif du sujet : Le présent projet de thèse s’appuie sur une collaboration entre l’Institut de Recherche sur les Céramiques (IRCER-UMR 7315 CNRS- Univ. Limoges), le Laboratoire des Composites ThermoStructuraux (LCTS, université de Bordeaux-UMR CNRS 5801) et un partenaire du monde socio-économique (Safran Ceramics, SCe) à travers un projet ASTRID nouvellement obtenu. Il se positionne sur le développement de CMC dont la composition est basée sur le système ternaire silicium-carbone-azote (Si-C-N) proposant des caractéristiques thermomécaniques et une durée de vie compatibles avec un fonctionnement à 1450°C (≈2700F) pendant de longues durées pour les composants internes des moteurs. L’objectif principal de ce projet de thèse réalisé à l’IRCER est d’optimiser le procédé PIP (Polymer Impregnation Pyrolysis) qui est couplé au procédé CVI (Chemical Vapor Deposition) d’élaboration de ces CMC. Il vise plus spécifiquement à élucider les effets d'une variété de caractéristiques inhérentes aux polymères précéramiques utilisés comme précurseurs dans le procédé PIP ainsi que de paramètres liés procédé PIP sur le réseau poral qui est développé au cours de la conversion en matrice céramique. Ce travail devrait permettre de générer des matrices céramiques dont le réseau poral est adapté à l’infiltration CVI postérieure pour aboutir à des matrice PIP-CVI denses et par conséquent à des CMC avec les performances mécaniques attendues.
Ce projet de thèse a un caractère fortement exploratoire et innovant qui sera exploité pour garantir une communication, une diffusion et une valorisation des résultats du projet abouties. Il doit permettre de valider l’approche proposée et lever les derniers verrous scientifiques et technologiques à fort enjeu de l’étude. Il représente ainsi l’étape clé pour conduire in fine aux briques technologiques indispensables à la réalisation de composants CMC « 2700 F » robustes et aptes à la certification, en accord avec les cibles énergétiques, environnementales et économiques du marché.

Contexte de travail

Implanté en région Nouvelle Aquitaine, à Limoges, L'IRCER établit aujourd’hui le lien entre tradition et modernité en innovant dans le développement de céramiques de très hautes technologies répondant aux nouveaux enjeux industriels et sociétaux (énergie, technologie de l’information et de la communication, santé, écomatériaux…). L’IRCER regroupe sur 8500m², dans un bâtiment unique nommé « Centre Européen de la Céramique », l’ensemble de son personnel (200 membres) et de ses équipements. Le
poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.