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SUJET POURVU - Propriétés de surface des matériaux hors-équilibres obtenus par des procédés sur lit ou par projection de poudres : Application aux post-traitements superficiels par impact pour le parachèvement de pièces issues de la filière Fabrication Additive

SUJET POURVU - Propriétés de surface des matériaux hors-équilibres obtenus par des procédés sur lit ou par projection de poudres : Application aux post-traitements superficiels par impact pour le parachèvement de pièces issues de la filière Fabrication Additive

Surface properties of non-equilibrium materials obtained by powder beds ot sprayed powders : Application to surface post-treatments by impact for the finishing of Additive Manufacturing parts

Proposition de thèse

Spécialité

Sciences et génie des matériaux

Ecole doctorale

SMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur

Directeur de thèse

GUIPONT Vincent

Co-directeur de thèse

DELLORO Francesco

Unité de recherche

Centre des Matériaux

ContactVincent Guipont
Date de validité

01/10/2018

Site Webhttp://www.mat.mines-paristech.fr/Recrutements/Theses/
Mots-clés

Contraintes résiduelles, post-traitements, grenaillage, choc laser, LASAT, cold spraying

Residual stress, LMB, post-treatments, peening, laser shock, LASAT

Résumé

Les procédés de fabrication additive par fusion ou projection de poudres permettent la fabrication ou le rechargement de pièces proches des dimensions finales. La fabrication consiste en l'empilement de cordons de matière figée dans un état hors-équilibre. Généralement, les zones superficielles en bords libres constituent des singularités microstructurales, métallurgiques, et morphologiques. Des post-traitements d'homogénéisation, de densification ou de détensionnement en volume sont déjà étudiés mais des post-traitements superficiels spécifiques peuvent être aussi envisagés au travers du parachèvement final des pièces notamment pour la maîtrise de l'état de contraintes résiduelles superficielles, ou au travers de leur fonctionnalisation (cas des revêtements). Cette problématique autour des surfaces est cruciale pour la durée de vie des pièces et elle rejoint les préoccupations plus larges autour de la finition ou de la fonctionnalisation des pièces issues de la filière de fabrication additive. Dans cette thèse, on vise à développer la connaissance fine des caractéristiques spécifiques des surfaces de ces matériaux issus de procédés « poudres » (SLM et cold spray), bruts ou post-traités puis lorsqu'ils sont soumis à des traitements de surface par impact (choc laser, projection cold spray et traitement carboglace). La méthodologie proposée s'appuie sur les moyens d'élaboration et de traitements de surface à disposition au laboratoire, les moyens de caractérisation des surfaces (dont équipement DRX pour l'analyse des contraintes résiduelles) et sur les outils numériques pour la simulation (contraintes résiduelles, simulation d'impact laser ou de particules). Le sujet exploratoire concerne le cas des métaux purs ou alliés (base Al, base Fe, base Ni typiquement) pour mettre en place la méthodologie ad hoc mais pourrait s'étendre à terme à d'autres matériaux notamment les composites bi-matériaux ou d'autres alliages à visée industrielle

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Contexte

Les procédés de fabrication additive par fusion ou projection de poudres permettent la fabrication ou le rechargement de pièces proches des dimensions finales. La fabrication consiste en l'empilement de cordons de matière figée dans un état hors-équilibre. Généralement, les zones superficielles en bords libres constituent des singularités microstructurales, métallurgiques, et morphologiques. Des post-traitements d'homogénéisation, de densification ou de détensionnement en volume sont déjà étudiés mais des post-traitements superficiels spécifiques peuvent être aussi envisagés au travers du parachèvement final des pièces notamment pour la maîtrise de l'état de contraintes résiduelles superficielles, ou au travers de leur fonctionnalisation (cas des revêtements). Cette problématique autour des surfaces est cruciale pour la durée de vie des pièces et elle rejoint les préoccupations plus larges autour de la finition ou de la fonctionnalisation des pièces issues de la filière de fabrication additive.

Encadrement

Directeur de thèse Vincent GUIPONT
Co-encadrant Francesco DELLORO

Profil candidat

Profil type pour une thèse à MINES ParisTech: 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) :
Expérimentateur ayant un goût pour le domaine des matériaux et des procédés
Une première expérience sur des outils numériques (calculs mécaniques ou autres) serait appréciée.

Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• Une attestation de niveau d'anglais

Applicants should supply the following :
a detailed resume
a covering letter explaining the applicantÂ's motivation for the position
detailed exam results
two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
to provide an appreciation of the candidate
Your notes of M1, M2
level of English equivalent TOEIC

to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

Résultat attendu

Etude approfondie des états de surfaces et des contraintes résiduelles à l'état brut et post-traités en surface de matériaux issus de procédés poudres LBM et cold spray.

Objectif

L'objectif scientifique concerne les propriétés de surface (morphologiques, métallurgiques et mécaniques) des matériaux hors-équilibres issus de procédés poudres et leurs modifications pour la fabrication de pièces aux propriétés améliorées. Dans cette thèse, on vise à développer la connaissance fine des caractéristiques spécifiques et originales des surfaces de ces matériaux issus de procédés « poudres » (LBM et cold spray), à l'état brut ou post-traités puis lorsqu'ils sont soumis à des traitements de surface par impact (choc laser, projection cold spray et traitement carboglace).

Références

C. Guinard, G. Montay, V. Guipont, M. Jeandin, J. Girardot, and M. Schneider, Residual Stress Analysis of Laser-Drilled Thermal Barrier Coatings Involving Various Bond Coats, Journal of Thermal Spray Technology, 2015, 24(1–2), p 252–262.
Q. Blochet, F. Delloro, F. N'Guyen, D. Jeulin, F. Borit, and M. Jeandin, Effect of the Cold-Sprayed Aluminum Coating-Substrate Interface Morphology on Bond Strength for Aircraft Repair Application, Journal of Thermal Spray Technology, 2017, 26(4), p 671–686.
T. Vilaro, C. Colin, J.-D. Bartout, L. Nazé, and M. Sennour, Microstructural and Mechanical Approaches of the Selective Laser Melting Process Applied to a Nickel-Base Superalloy, Materials Science and Engineering: A, 2012, 534, p 446–451.

Type financement

Concours pour un contrat doctoral

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