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Fissuration en relaxation de l'acier inoxydable austénitique AISI 316L(N)

Fissuration en relaxation de l'acier inoxydable austénitique AISI 316L(N)

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Proposition de thèse

Spécialité

Mécanique

Ecole doctorale

SMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur

Directeur de thèse

MORGENEYER Thilo

Co-directeur de thèse

ESIN Vladimir

Unité de recherche

Centre des Matériaux

ContactThilo MORGENEYER
Date de validité

01/10/2018

Site Webhttp://www.mat.mines-paristech.fr/Accueil/Propositions-de-theses/
Mots-clés

Relaxation, rupture intergranulaire, diffusion, acier 316L(N), soudure

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Résumé

La fissuration en relaxation (FER) est un phénomène d'endommagement intergranulaire qui peut se développer au voisinage de certaines pièces soudées épaisses pendant leur utilisation entre 500 et 700°C. Dans certains matériaux, comme les aciers inoxydables austénitiques utilisés, entre autres, dans le secteur de l'énergie et le naval, ce type d'endommagement peut apparaître plusieurs mois ou années après le soudage lorsque les zones affectées ne possèdent pas une ductilité suffisante pour relaxer les contraintes résiduelles induites par le soudage.
L'acier inoxydable austénitique AISI 316L(N) est envisagé comme matériau de structure pour les réacteurs de quatrième génération à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na). Dans le cadre du projet MASNA (programme réacteur de 4e génération (R4G), du CEA), le laboratoire des technologies d'assemblages (LTA) de la Direction de l'énergie nucléaire (DEN) du CEA mène des travaux de modélisation et de simulation numérique, ainsi que des essais de soudage instrumentés, afin de contribuer à l'évaluation de la soudabilité de l'acier 316L(N) et garantir l'intégrité des composants en 316L(N) soudés des potentiels futurs réacteurs de génération IV. La compréhension des mécanismes et la connaissance des conditions thermomécaniques menant à la FER dans cette nuance d'acier font parties des axes de R&D développés. Dans ce cadre, une thèse de doctorat est proposée sur cette thématique sur la base des spécifications suivantes :
- le matériau étudié est l'acier inoxydable austénitique AISI 316L(N),
- la gamme de température étudiée est de 550 à 600°C,
- la durée de vie envisagée est de 60 ans.

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Contexte

La thèse sera menée en grande partie au SEMT/LTA du CEA de Saclay (91) et an partie au Centre des Matériaux, Mines ParisTech.
Au CEA-Saclay, le Laboratoire des Technologies d'Assemblages (LTA) du Service d'Etudes Thermiques et Mécaniques (SEMT) mène des travaux de modélisation et de simulation numérique, ainsi que des essais de soudage instrumentés, dont l'objectif est d'améliorer la compréhension, la prédiction et la maîtrise des procédés de soudage et leurs effets sur les matériaux.

Encadrement

Directeur de thèse : Thilo MORGENYER, Centre des Matériaux
Co-encadrant : Vladimir ESIN, Centre des Matériaux
Partenaire Industriel : Harry POMMIER, CEA

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.

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

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Résultat attendu

- amélioration de la compréhension des micromécanismes physiques liés à la fissuration en relaxation, en particulier l'effet de l'apport de chaleur sur la dégradation des joints de grains lors du soudage multipasse,
- formulation d'un modèle d'endommagement intergranulaire,
- développement d'un essai de laboratoire permettant d'obtenir la FER par soudage.

Références

- Q. Auzoux. Fissuration en relaxation des aciers inoxydables austénitiques : influence de l'écrouissage sur l'endommagement intergranulaire. Thèse doctorale, Mines de Paris, 2004.
- H. Pommier. Fissuration en relaxation des aciers inoxydables austénitiques de type AISI 316L, thèse doctorale. Thèse doctorale, MINES ParisTech, 2015.
- H. Pommier, E.P. Busso, T.F. Morgeneyer, and A. Pineau. Intergranular damage during stress relaxation in AISI 316L-type austenitic stainless steels: Effect of carbon, nitrogen and phosphorus contents. Acta Materialia, 103:893-908, 2016. ISSN 1359-6454.
- H. Pommier, E.B. Busso, T.F. Morgeneyer, A. Pineau, 'Local approach to stress relaxation cracking in a AISI 316L-type austenitic stainless steel: Tomography damage quantification and FE simulations', Engineering Fracture Mechanics, 183 (2017) 170-179

Type financement

Contrat de recherche

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