thèse en science des matériaux : précipitation dynamique dans les alliages d'aluminium (h/f)
Detail de l'annonce :
Date Limite Candidature : mardi 14 juin 2022
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INFORMATIONS GÉNÉRALES
Référence : UMR5266-ALEDES-001
Lieu de travail : ST MARTIN D HERES
Date de publication : mardi 24 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Alexis Deschamps
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel
DESCRIPTION DU SUJET DE THÈSE
La précipitation nanométrique est le moyen le plus efficace
d'augmenter la limite d'élasticité des alliages d'aluminium et à ce
titre d'intérêt fondamental pour l'allègement des structures dans
le domaine des transports (automobile, aéronautique), indispensable
à la baisse des émissions des véhicules. La formation de ces
précipités nécessite des traitements thermiques au cours desquels
la diffusion des solutés est activée et permet la germination puis
la croissance des précipités. Ces processus sont fortement modifiés
lorsque l'alliage est déformé plastiquement, induisant une
modification de l'état de précipitation pendant la plasticité,
appelée précipitation dynamique. D'un point de vue pratique, la
précipitation dynamique est rencontrée dans de nombreux procédés
comme la mise en forme à chaud des pièces de structure d'automobile,
qui permet l'utilisation de grades d'alliages aéronautiques et le
remplacement de pièces actuellement en acier.
Plusieurs mécanismes peuvent contrôler la précipitation dynamique :
accélération de la diffusion par concentration hors équilibre de
lacunes, germination accélérée, diffusion le long des dislocations,
voire cisaillement des précipités. Bien que ces mécanismes aient
tous été observés, il n'existe pas de cadre expérimental et
théorique permettant d'en prévoir l'importance relative dans une
situation donnée (alliage, état initial, température, vitesse de
déformation), et donc de déterminer la cinétique de précipitation
associée.
La thèse proposée se déroulera dans le cadre d'un projet financé
par l'Agence Nationale de la Recherche, visant à étudier et
maîtriser la précipitation dynamique dans les alliages d'aluminium.
Ce projet comprendra deux thèses en parallèle, l'une principalement
basée au SIMAP (objet de la présente proposition), l'autre au MATEIS
à Lyon (s'intéressant à la précipitation dynamique en conditions
cycliques). Les deux thèses se feront en étroite collaboration, avec
des séjours réciproques dans les deux laboratoires pour utiliser des
équipements spécifiques et des échanges fréquents.
Le premier axe de la thèse, majoritaire, sera expérimental. Il
s'agira de construire une compréhension de la cinétique de
précipitation dynamique couvrant une large gamme de conditions
d'état métallurgique de départ, de température et de vitesse de
déformation. La précipitation sera principalement étudiée in-situ
lors de la déformation à chaud grâce à la diffusion des rayons X
aux petits angles (SAXS), conduite au laboratoire pour les vitesses
lentes et au synchrotron pour les vitesses rapides. Ces analyses
quantitatives et in-situ seront complémentées par des observations
de microscopie électronique en transmission et en sonde atomique
tomographique. Les alliages étudiés seront des alliages de la série
7000 (Al-Zn-Mg-Cu) présentant des précipités avec un faible
élancement, et de la série 2000 (Al-Cu) présentant des précipités
en plaquette, pour lesquels on s'attend à des phénomènes
différents.
Le deuxième axe de la thèse sera la modélisation des cinétiques
observées. En se basant sur des modèles de précipitation existants,
il s'agira d'inclure les mécanismes dépendant de la déformation
(comme les lacunes en sursaturation ou le cisaillement des
précipités) pour bâtir un modèle prédictif.
Candidat.e recherché.e :
Titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou master en science et génie
des matériaux, une expérience en métallurgie sera privilégiée. La
thèse nécessitera un goût pour l'expérimentation fine et
l'instrumentation, ainsi que des connaissances minimales en
programmation (traitement des données, modélisation), et impliquera
du travail en équipe (interactions fortes avec l'autre thèse du
projet).
CONTEXTE DE TRAVAIL
La thèse, gérée par le CNRS, se déroulera dans l'école doctorale
IMEP2 de l'Université Grenoble Alpes
https://www.adum.fr/as/ed/page.pl?site=edimep2&page=accueil
Le laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
est lune unité mixte de recherche associant le CNRS, Grenoble INP et
l'UGA. Il rassemble en moyenne 240 personnes dont 70 chercheurs et
enseignants-chercheurs, 42 ingénieurs, techniciens et administratifs
et 130 doctorants, post-doctorants, invités et stagiaires. Ce
regroupement de physiciens, mécaniciens et chimistes des matériaux
et des fluides étudie l'élaboration, la mise en forme, l'assemblage
et les propriétés des matériaux à applications structurales et
fonctionnelles (énergie, microélectronique, etc..) en conjuguant
expérimentation et modélisation, depuis l'échelle atomique jusqu'à
l'échelle du procédé, en s'appuyant sur la mutualisation des
plates-formes expérimentales d'élaboration et de caractérisation.
Les chercheurs :
* conçoivent et optimisent des procédés d'élaboration innovants,
* conçoivent, élaborent et caractérisent les matériaux du futur
mais aussi améliorent les propriétés des matériaux existants.
Cette stratégie de recherche couplant les briques élaboration -
modélisation - caractérisation - propriétés d'usage est l'un des
points forts du laboratoire qui s'est organisé pour que les
différentes disciplines présentes soient interactives.
Le laboratoire s'appuie sur quatre groupes de recherche qui
pérennisent les sciences de base en physique et physico-chimie,
thermodynamique et cinétique, mécanique des solides et des fluides:
* GPM2 : Génie Physique et Mécanique des Matériaux
* PM : Physique du Métal
* TOP : Thermodynamique, Modélisation, Optimisation des Procédés
* EPM : Elaboration par Procédés Magnétiques
La thèse se déroulera dans l'équipe Physique du Métal
Plus d'informations concernant les publications, l'organisation et la
valorisation peuvent être consultées sur le site du laboratoire :
http://simap.grenoble-inp.fr/accueil/.
INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES
Thèse dans le cadre d'un projet ANR, en partenariat avec le
laboratoire MATEIS de l'INSA de Lyon, au sein duquel une autre thèse
aura lieu en parallèle.