Bienvenue aux Mines Paristech
Bienvenue à MINES ParisTech
Newsletter International
Website
Théorie & Pratique
Vous êtes

webTV

Lecture

Conférence éthique et intelligence artificielle : Elise Berlinski

Lecture

Certificat exécutif : digital native, 3 questions à...

Lecture

Carlos Adrian Correa Florez, MINES ParisTech PhD, PERSEE center

Lecture

Certificat exécutif : digital native, 3 questions à...

Lecture

Lancement de la Chaire industrielle ANR TOPAZE

+ Toutes les vidéos

Partager

Effet du procédé sur la microstructure et les propriétés de l'acier inoxydable 316L élaboré par fabrication additive

Effet du procédé sur la microstructure et les propriétés de l'acier inoxydable 316L élaboré par fabrication additive

Effect of the process on the microstructure and properties of 316L stainless steel produced by additive manufacturing

Proposition de thèse

Spécialité

Sciences et génie des matériaux

Ecole doctorale

Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

CREPIN Jerôme

Unité de recherche

Centre des Matériaux

ContactJérôme CREPIN
Date de validité

01/10/2020

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

Fabrication additive,, solidification, microstructure,, acier inoxydable

Additive manufacturing,, solidification

Résumé

La solidification très rapide caractéristique du procédé de fabrication additive par L-PBF (Laser Powder Bed Fusion) a une très forte influence sur la
microstructure finale des pièces construites. Dans les aciers inoxydables 316L, cela se traduit par une forte densité de dislocation et par la présence
d'hétérogénéités chimiques locales [1]. Ces particularités microstructurales sont à l'origine des excellentes propriétés mécaniques et de la bonne tenue en
température des aciers 316L élaborés par L-PBF [2]. Toutefois, les effets du procédé sur la microstructure et de la microstructure sur les propriétés
mécaniques et sur la tenue en température restent encore peu étudiés. Une meilleure compréhension de ces relations permettrait à terme d'optimiser les
paramètres du procédé ainsi que la composition chimique des poudres vis-à-vis de la durabilité des pièces.

/

Contexte

La fabrication additive est une méthode d'élaboration promettant de révolutionner la production industrielle de pièces métalliques en permettant la création de géométries complexes. A ce titre, la recherche scientifique sur la fabrication additive métallique a connu un essor exponentiel au cours de la décennie précédente. Toutefois, une grande majorité de ces études portent sur la minimisation des défauts induits par le procédé dans la pièce, que ce soit à travers l'optimisation des conditions de fabrication ou l'utilisation de post-traitements, et seule une minorité s'est intéressée aux microstructures ainsi produites.
Pourtant, les microstructures obtenues par fabrication additive sont elles-mêmes très prometteuses : fortement hors équilibre, elles sont responsables des excellentes propriétés mécaniques et, pour certains matériaux, de la bonne tenue en température des pièces construites. Bien que les phénomènes fondamentaux menant à la genèse de ces microstructures soient aujourd'hui connus, aucun lien systématique reliant les paramètres du procédé, les propriétés microstructurales et les propriétés d'usage des pièces élaborées par fabrication additive n'a été déterminé. La compréhension de ces liens est une étape nécessaire à l'optimisation du procédé vis-à-vis de la durabilité, et à plus long terme au développement de nouveaux alliages spécifiquement élaborés pour la fabrication additive. Le matériau retenu pour cette étude est l'acier inoxydable 316L. En effet, l'absence de transformations de phases à l'état solide lors de l'élaboration de ce matériau permet d'observer la microstructure telle qu'elle s'est solidifiée. De plus, l'optimisation de la durabilité de ce matériau se justifie vis-à-vis de son vaste champ d'applications allant de l'industrie nucléaire aux prothèses médicales.

Encadrement

Directeur de thèse : Jérôme CREPIN Centre des Matériaux MINES ParisTech
Co-encadrant : Sylvain DEPINOY Centre des Matériaux MINES ParisTech
Lieu : Centre des Matériaux MINES ParisTech (Evry 91)

Profil candidat

Pour être admis en doctorat, le candidat doit être titulaire d'un diplôme national de master ou d'un autre diplôme conférant le grade de master (diplôme d'ingénieur, diplôme étranger équivalent…), à l'issue d'un parcours de formation établissant son aptitude à la recherche.

Les candidats seront sélectionnés après entretien devant un jury évaluant leur aptitude à la recherche et l'adéquation de leur formation et connaissances avec le sujet de thèse proposé. De solides connaissances scientifiques, une première expérience en recherche (stage 4 mois minimum), une forte motivation pour la recherche, un bon niveau en anglais seront exigés (minimum B2).

Le dossier de candidature doit comporter :

- une lettre de motivation comportant le projet professionnel du candidat
- un curriculum vitae détaillé mentionnant études, stages de recherche effectués, diplômes avec date d'obtention, expérience professionnelle, axes de recherche envisagés
- un relevé de notes du cursus antérieur (cycle ingénieur et/ou master)
- une ou plusieurs lettres de recommandation...
- une attestation du niveau d'anglais.
- pour un étudiant non francophone, un niveau A2/B1 en français (référentiel européen) est recommandé à son entrée en doctorat
- pour les étudiants non titulaires d'un diplôme national de master recherche, tous documents attestant les qualifications de l'étudiant en matière de formation par la recherche (attestations stages de recherche avec résumé du mémoire, recommandations, publications…)
- une copie de carte d'identité ou passeport

Les pièces au format pdf sont à envoyer avant le 8 juin 2020 à
recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

SEULES LES CANDIDATURES ADRESSÉES PAR E-MAIL SERONT PRISES EN COMPTE

To be admitted to a doctorate, the candidate must hold a national master's degree or another diploma conferring the master's degree (engineering diploma, equivalent foreign diploma, etc.), following a course of training establishing his research aptitude.

Applicants will be selected after interview before a jury assessing their research aptitude and the adequacy of their training and knowledge with the proposed thesis subject. Strong scientific knowledge, a first research experience (internship 4 months minimum), a strong motivation for research, a good level in English will be required (minimum B2).

The application must include:
• a motivation letter including the candidate's professional project
• a detailed curriculum vitae mentioning studies, research internships carried out, diplomas with date obtained, professional experience, research axes envisaged
• a transcript of marks from the previous course (engineer and / or master cycle)
• one or more letters of recommendation ...
• a certificate of English level.
• for a non-French speaking student, an A2 / B1 level in French (European standard) is recommended when entering a doctorate
• for students who do not hold a national research masterÂ's diploma, all documents attesting to the studentÂ's qualifications in research training (research internship certificates with summary of the dissertation, recommendations, publications, etc.)
• a copy of identity card or passport

The documents in pdf format must be sent to recruitment_these@mat.mines-paristech.fr no later than June 8

ONLY THE APPLICATIONS ADDRESSED BY E-MAIL WILL BE TAKEN INTO ACCOUNT

Objectif

Le procédé de fabrication additive L-PBF peut être considéré comme le déplacement en trois dimensions d'un bain de métal en fusion, résultant de l'interaction entre un laser et un lit de poudre. La microstructure finale de la pièce ainsi construite va dépendre des mécanismes de solidification de ce bain de fusion. De manière générale, la solidification des aciers 316L lors du procédé L-PBF est de type cellulaire (ou dendritique) colonnaire : la microstructure brute d'élaboration est organisée en gros grains colonnaires, eux-mêmes constitués d'un réseau de cellules de solidification. De par leur mécanisme de croissance, ces cellules induisent dans le matériau une très forte densité de dislocation et des hétérogénéités chimiques locales. Ces spécificités microstructurales sont responsables des bonnes propriétés en traction et la bonne stabilité de la microstructure en température de l'acier 316L élaboré par fabrication additive. La densité de dislocation et les hétérogénéités chimiques sont toutes deux dépendantes de la vitesse de refroidissement du bain de fusion, elle-même fonction de la puissance, du rayon et de la vitesse de balayage du laser. Ainsi, les paramètres du procédé, à travers leur effet sur la microstructure, sont directement responsables des propriétés finales du matériau. Toutefois, les connaissances actuelles ne sont que très parcellaires sur le lien entre d'une part les paramètres du procédé (puissance, rayon, vitesse du laser) et les propriétés microstructurales (densité de dislocation, hétérogénéités chimiques), et d'autre part entre les propriétés microstructurales et la tenue du matériau (propriétés mécaniques, stabilité thermique). Cette thèse vise à étudier ces relations de manière systématique, avec l'objectif final de pouvoir contrôler les propriétés du matériau via les conditions d'élaboration.

Références

[1] Wang, Y. et. al, “Additively manufactured hierarchical stainless steels with high strength and ductility”. Nature Materials, 17(1), 63–71, 2018.
[2] Shamsujjoha, M. et al, “High Strength and Ductility of Additively Manufactured 316L Stainless Steel Explained”. Metallurgical and Materials Transactions A, 49(7), 3011–3027, 2018.

Type financement

Concours pour un contrat doctoral

Partenariat/contrat

À la rentrée 2020 le centre des Matériaux engagera 3 contrats doctoraux sur les sujets suivants :
Sujet 1 : Effet de la pré-déformation sur la précipitation dans des alliages à base d'aluminium : étude expérimentale et modélisation. Encadrement : Vladimir Esin, Charbel Moussa (CEMEF)
Sujets 2 et 3 : 2 sujets parmi les 5 sujets ci-dessous seront sélectionnés après concours sur audition des candidats :
-Analyse du couplage transformation de phase et endommagement en conditions anisothermes par la méthode des champs de phase: cas du cyclage thermique dans les revêtements de diffusion. Encadrement Kaïs Ammar, Vincent Maurel, Samuel Forest
-Effet du procédé sur la microstructure et les propriétés de l'acier inoxydable 316L élaboré par fabrication additive. Encadrement : Sylvain Dépinoy, Jérôme Crépin
-Vers une nouvelle génération de poudres pour la projection cold spray: enrobage de particules de polymères par des particules métalliques ou d'oxydes métalliques. Encadrement : Jean-François Hochepied, Francesco Delloro
-Effets polycristallins sur l'interaction entre déformation et endommagement : mesures 4D et calculs EF de micro/structures. Encadrement: Thilo Morgeneyer, Henry Proudhon
-Etude multi-échelles des mécanismes thermo-mécaniques du frottement. Encadrement : Vladislav Yastrebov, Cristian Ovalle

Retour à la liste des propositions

actualité

Mon doctorat en confinement

Formation Mon doctorat en confinement             des Initiatives pour poursuivre sa thèse pendant le confinement,…
> En savoir +

Sauver les êtres humains ou la croissance économique, les États face au dilemme

Formation Sauver les êtres humains ou la croissance économique,… L’idée d’attribuer une valeur monétaire à une vie…
> En savoir +

European Research Council : un succès pour Pierre Rouchon

Formation European Research Council : un succès pour Pierre… Protéger cohérences et intrications  Ces futures…
> En savoir +

Lutte contre la pandémie de coronavirus

Formation Lutte contre la pandémie de coronavirus Vous trouverez sur cette page les dernières consignes en…
> En savoir +

Loan Hemery et Aurore Wurtz, lauréats du Prix Roger Cadiergues

Formation Loan Hemery et Aurore Wurtz, lauréats du Prix Roger… Le Prix Roger Cadiergues 2019 du meilleur mémoire de fin…
> En savoir +

+ Toutes les actualités

contact

Régine MOLINS
Direction de l'Enseignement
Service du Doctorat
> envoyer un mail

Plan du site
MINES
ParisTech

60, Boulevard Saint-Michel
75272 PARIS Cedex 06
Tél. : +33 1 40 51 90 00

Implantations
Mentions légales | efil.fr | ©2012 MINES ParisTech | +33 1 40 51 90 00 |