Thèse Compréhension des Mécanismes de Déformation et de Rupture Ductile des Superalliages Base Ni Sensibles à l'Entaille Mesures par Dic Tomographie In Situ et Simulations H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Mines Paris-PSL École doctorale : ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique Laboratoire de recherche : Centre des Matériaux Direction de la thèse : Thilo MORGENEYER Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 Cette thèse vise à comprendre et modéliser les mécanismes de déformation et de rupture ductile dans des superalliages base Ni sensibles à l'entaille (tel que le René 65), utilisés pour les disques de turbines aéronautiques. Une approche combinant des essais expérimentaux avancés (DIC, tomographie X in situ) et des simulations numériques sera développée afin d'identifier les mécanismes d'amorçage et de propagation de la déformation et l'endommagement sous chargements complexes. Les composants aéronautiques sont soumis à des chargements thermomécaniques importants. Lors de la conception, un certain nombre de critères de dimensionnement sont à respecter pour assurer l'intégrité des pièces mécaniques critiques sous chargements normaux, limites ou ultimes. La survitesse est l'un des chargements ultimes considérés pour les disques de turbines : lors d'un dysfonctionnement exceptionnel du moteur, la vitesse de rotation du disque peut augmenter rapidement ; il faut alors s'assurer que le disque supportera cette surcharge. La vitesse critique supportée par le disque peut alors être prédite par deux critères : - Instabilité élasto-plastique globale : l'atteinte d'une vitesse maximale supportable par le disque : vitesse à partir de laquelle le diamètre du disque se mettrait à augmenter de façon instable ce qui mènerait à la rupture du composant; - Localisation de la déformation et rupture ductile : l'atteinte d'un état de contrainte et déformation local engendrant l'amorçage d'une fissure, généralement suivie par une propagation brutale avant l'instabilité élasto-plastique globale. La compétition entre ces deux modes de ruine peut être très différente selon lalliage du disque considéré. D'un côté des superalliages historiques comme l'Inconel 718 présentent une large ductilité, ce qui favorise le mode de ruine par instabilité globale. De l'autre, de nouveaux superalliages comme le René 65 offrent une température d'utilisation maximale plus élevée mais présentent une sensibilité à l'entaille accrue, ce qui favorise le mode de ruine par rupture locale.La prise en compte du mode de ruine par rupture locale est un défi qui a fait l'objet de développements récents par une approche locale de la rupture, grâce à d'importantes campagnes expérimentales (éprouvettes et composants), avec notamment la prise en compte de la multiaxialité dans la modélisation du comportement [1, 2] et de la rupture [1].Dans le cadre de cette étude, nous souhaitons observer les mécanismes microstructuraux de déformation et d'endommagement qui mènent à la ruine des superalliages afin de mieux les comprendre, faire le lien avec les observations macroscopiques et justifier ou améliorer les approches développées actuellement pour modéliser la ruine. - Comprendre les mécanismes d'amorçage : germination de pores et apparition de bande de localisation de déformation, dont l'origine peut être la présence d'inclusions, de précipités ou la texture cristallographique.- Comprendre les mécanismes de propagation : diffusion stable ou instable de l'endommagement, dont la force motrice est typiquement la croissance/coalescence de pores dans les matériaux ductiles mais possiblement la plasticité dans les alliages sensibles à l'entaille - En complément des essais déjà réalisés chez SAE, une campagne expérimentale sera mise en oeuvre sur différents types d'éprouvettes (SENT, CT, plates entaillées...) pour réaliser des observations in-situ, ex-situ ou post-mortem. Le but de ces observations en surface, en volume et à l'échelle fine de la microstructure sera d'identifier les mécanismes de déformation et de rupture.- Les mécanismes de déformation, notamment sa localisation, seront étudiés par corrélation d'images (DIC, HR-DIC) sur éprouvettes de traction, traction avec défauts ou entaillées [3]. Les mécanismes d'endommagement seront étudiés par tomographie X [4, 5] et par fractographie.- En complément, des simulations, numériques par éléments finis, éventuellement à différentes échelles, seront réalisées pour compléter les données expérimentales et mieux les interpréter.

Profil type pour une thèse à MINES Paris: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Pour postuler : Envoyer votre dossier à ****@****.** comportant- un curriculum vitae détaillé- une copie de la carte d'identité ou passeport- une lettre de motivation/projet personnel- des relevés de notes L3, M1, M2- 2 lettres de recommandation- les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation- une attestation de niveau d'anglais

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