Thèse - Thèse CEMEF 2018 : Étude microscopique du comportement thermomécanique de matériaux issus de fabrication additive. Vers une compréhension fine de la relation procédé de fabrication - microstructure - comportement mécanique.
Description :
Contexte et objectifs :
La fabrication additive (Additive Manufacturing, AM) par projection de poudre (eg : plasma spray) est en passe de révolutionner la façon dont nous concevons et fabriquons des structures complexes pour l’aérospatiale, l’automobile et diverses applications médicales. L’un des principaux avantages des procédés AM est leur capacité à surmonter les contraintes géométriques imposées par les techniques de fabrication conventionnelles.
Les limites actuelles et le frein au développement de ces procédés sont à chercher dans la qualité microstructurale, voire l’intégrité des matériaux ainsi produits. Du fait de leur mode d’élaboration, les microstructures de couches projetées sont complexes (car fortement hors équilibre) et les propriétés qui en dépendent hétérogènes. Ainsi, la relation entre paramètres de procédé de fabrication AM, microstructures résultantes et propriétés thermomécaniques du produit final n’est pas encore maitrisée.
La consolidation de l’utilisation de ces dépôts AM dans des secteurs industriels de pointe notamment l’aéronautique et le spatial exige donc une maitrise de leur comportement au cours même de la sollicitation, en vue de prédire correctement leur durabilité en conditions de fonctionnement.
Nous proposons pour cela, le déploiement d’une méthodologie expérimentale permettant de solliciter les couches AM à des échelles microscopiques :
Prenant en considération les hétérogénéités microstructurales de ces dernières (interface, joints de grain, tailles des grains, porosité, composition chimique,…) et leur gradient depuis la surface.
Donnant accès aux phénomènes physiques locaux responsables des comportements macroscopiques, inaccessibles à présent.
L’objectif de ce projet de thèse est d’étudier in situ dans un MEB le comportement mécanique et les évolutions microstructurales correspondantes, des dépôts issus des procédés de fabrication additive (ex : plasma spray et cold spray) sous des chargements thermomécaniques complexes, en vue d’optimiser leurs propriétés d’usage sous différentes conditions de fonctionnement.
Présentation du projet :
Le travail de thèse comportera trois volets :
Etude du comportement thermomécanique et tribologique des couches AM pour différentes conditions de dépôts en fonction :
- De la vitesse de chargement avec des essais de micro-indentation et de micro-compression (régime quasi statique —> régime cyclique —> régime dynamique rapide),
- De la température avec des essais de micro-compression (ambiante —> jusqu’à 800°C),
- De l’orientation du chargement (compression, traction et rayage dynamique)
Suivi des évolutions microstructurales et l’identification des micro-mécanismes de déformation et d’endommagement associés aux différents régimes de chargement.
En se basant sur ces données, des modèles de comportement seront formulés pour chaque régime de sollicitation.
Candidatures en ligne uniquement sur http://www.recruitment.cemef.mines-...
Reference :
Date de démarrage : 01 octobre 2018
Durée : 3 ans
Contacter :
MINES ParisTech - CEMEF
email : doctorat@cemef.mines-paristech.fr