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Etude des mécanismes de métallisation de composites à matrice polymère par cold spray aidé d'un jet d'azote

Etude des mécanismes de métallisation de composites à matrice polymère par cold spray aidé d'un jet d'azote

Study of mechanisms for metallization of polymer-based composites obtained by supercritical nitrogen-assisted cold spray

Proposition de thèse

Spécialité

Sciences et génie des matériaux

Ecole doctorale

Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

JEANDIN Michel

Co-encadrant

DELLORO Francesco

Unité de recherche

Centre des Matériaux

ContactMichel Jeandin
Date de validité

01/10/2019

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

Cold spray, azote supercritique, métallisation, composites, polymère

Cold spray, supercritical nitrogen, metallization, composites, polymer

Résumé

Les travaux de recherche proposés dans le cadre de cette thèse s'inscrivent dans le contexte de lutte contre le réchauffement climatique, d'une part, et la compétition mondialisée d'autre part, où les industriels doivent constamment rechercher des solutions durables et sures relatives notamment à l'allègement des structures, en particulier dans les secteurs du transport et de l'énergie. Ils visent à apporter les éléments de compréhension des mécanismes de métallisation de composites à matrice polymère par cold spray aidé d'une projection d'azote supercritique. Le principe de ce procédé innovant consiste, dans un premier temps, à projeter à l'aide de la technique de jet d'azote supercritique une poudre métallique sur le substrat polymère pour former une sous-couche de métal par ancrage mécanique. Celle-ci a pour objectif de faciliter l'adhésion d'une couche métallique terminale projetée ensuite par cold spray, grâce notamment à la protection qu'elle confère au substrat polymère d'effets thermiques et d'érosion néfastes lors de la projection. La sous-couche métallique, solidement ancrée dans le composite, présente une affinité physicochimique et un gradient de propriété avec le métal final à déposer.

The proposed thesis work is based on the study of mechanisms which govern metallization of organic-based composites using supercritical nitrogen-assisted cold spray. This innovative process consists of a first stage of metal coating with a supercritical nitrogen jet to result in metal bond coat due to mechanical anchoring. This bond coat is expected to promote the adhesion of a subsequent top layer obtained in a second stage by cold spray due to protection of the polymer substrate from thermal and erosion effects when spraying. This high-adhesion bond coat shows a good physicochemical affinity and a property gradient with the final metal coating to be deposited.
Following a comprehensive state-of-the-art survey and technology training, the PhD student will have to design experiments and carry out spray tests using experimental facilities at CRITT TJFU in Bar-le-Duc (i.e. at ICEEL: “ Institut Carnot Energie et Environnement en Lorraine”). Observation and analyses of the resulting specimens will be performed at the Materials Center of MINES ParisTech in Evry, where, when required, additional processing experiments such as CO2 dry ice blasting and cold spray. The investigation will focus on surface and interface analyses, with emphasis on morphological aspects to be related to adhesion properties. The experimental study will be coupled to a theoretical approach to physical and mechanical phenomena involved in the process. The establishing of predictive models consists of a relevant target in the thesis study.
The candidate is asked to show a sound background in materials science and engineering, including both experimental and modeling aspects. He is requested to have a strong predilection for experimental work, including for the use of machines and big facilities, in a work team.
The PhD will be appointed for 3 years by CRITT TJFU for work which will be shared equally between CRITT/Bar-le-Duc and MINES ParisTEch/Evry.

Contexte

Dans le cadre de cette thèse, le Doctorant sera embauché par le CRITT TJFU en CDD de 3 ans, où il réalisera les travaux de recherche sur une base de temps à parts égales avec le Centre des Matériaux de MINES ParisTech.

Encadrement

Michel JEANDIN Directeur de thèse Centre des Matériaux
Francesco DELLORO Co-encadrant Centre des Matériaux
Abdel TAZIBT Directeur Rech.& Innov. CRITT

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) :
Le candidat doit avoir suivi une formation solide en matériaux, métallurgie, caractérisation, modélisation. Des compétences en procédés de mise en forme (usinage ou cold spray ou jet d'eau) seraient appréciées. Il devra avoir aussi un goût pour l'expérimentation, la conduite de machines et le travail en équipe.

Pour postuler envoyer votre dossier complet à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr :
•un curriculum vitae détaillé
•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

Typical profile for a thesis at MINES ParisTech: Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in french is required) and English. (B2 level in english is required) Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.

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

Objectif

Après une étude critique de l'état de l'art et une formation aux procédés, le doctorant aura à concevoir le banc d'essai et à réaliser les expérimentations sur des échantillons en utilisant l'installation de projection du CRITT TJFU de Bar-le-Duc (Institut Carnot Energie et Environnement en Lorraine, ICEEL). Les caractérisations des dépôts seront effectuées au Centre des Matériaux de MINES ParisTech situé à Evry, où pourront aussi être effectués d'autres traitements (projection de carboglace ou cold spray, en particulier) en vue de compléter certaines données. L'accent sera porté sur l'analyse des surfaces et interfaces en jeu, en privilégiant les aspects morphologiques, en relation avec l'adhérence. L'étude expérimentale sera complétée par une approche théorique de modélisation de la physique et mécanique des processus mis en jeu en cherchant à établir des modèles de prévision.

Références

/

Type financement

Convention CIFRE

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