Caractérisation Expérimentale Nano

**Caractérisation expérimentale nano
- micro-mécanique et structurale de revêtements ultra-durs architecturés en multicouches nanométriques**:

- Réf
- **ABG-111591**
- Sujet de Thèse- 01/03/2023- Financement public/privé- laboratoire de physique et mécanique têxtiles- Lieu de travail- Mulhouse - Grand Est - France- Intitulé du sujet- Caractérisation expérimentale nano
- micro-mécanique et structurale de revêtements ultra-durs architecturés en multicouches nanométriques- Champs scientifiques- Matériaux
- Mots clés- dépôt PVD, dureté, tribologie, Diffraction des rayons X, Microscopie électronique en transmission (MET/HRTEM/EELS)**Description du sujet**:

- Cette thèse s’inscrit dans le projet MULTI-NANO-ULHC « MULTI-scale methodology based on experimentation and modeling to design NANOstratificated metal / nitride ULtra-Hard Coatings » financé par l’agence nationale de la recherche (ANR-22-CE08-0008) et labélisé par le Pôle Véhicule du Futur.**Contexte du projet**:

- Les nitrures métalliques sont utilisés depuis quelques décennies pour leurs propriétés exceptionnelles de dureté, résistance à l'usure et à l’oxydation [1]. Cependant, l'amélioration de ces propriétés reste encore un défi pour augmenter les durées de vie et diminuer les consommations. La plupart des revêtements de protection sont basés sur des nitrures de type TiN ou CrN et leurs propriétés mécaniques sont améliorées en les associant à un autre composé pour fabriquer des systèmes ternaires comme (Ti,Al)N, considéré aujourd’hui comme un système modèle.- Pour évoluer vers des revêtements plus performants, une solution consiste à déposer des revêtements multicouches comme par exemple TiAl / TiAlN en utilisant une technique récente de pulvérisation magnétron réactive (Reactive Gas Pulsing Process) RGPP qui présente l’avantage d’utiliser une seule cible métallique et contrôler le débit d’azote dans la chambre de dépôt. La modulation de l'empilement du multi-nano-couche permet de profiter des propriétés du nitrure, et de la résistance à la fissuration des interfaces.- Des travaux récents menés par l’équipe ont montré que la période de l’empilement et les interfaces des nanocouches ont un impact important sur la dureté lorsqu'un effet de super-réseau est mis en évidence dans la structure cristallographique [2]. Afin de répondre à cette problématique d’optimisation des revêtements en améliorant l’empilement et les interfaces, une méthodologie circulaire multi-échelles est mise en œuvre pour réduire le nombre de revêtements à déposer et caractériser. Cette méthodologie s'appuie sur l'expertise de mécaniciens, chimistes et physiciens couvrant ainsi toute la chaîne de l'instrument et acquisition de données expérimentales, modélisation et simulation, jusqu'à l'analyse et exploitation des résultats. L’équipe projet mettra en œuvre des mesures de nanoindentation et modèles éléments finis associés et optimisés, détermination de structures stables et de leurs propriétés en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), validation par dépôt RGPP, caractérisations structurales faisant appel aux rayons X (EDX, XRD, XRR, TEM, HRTEM, EELS, cartographie d'orientation, etc.) et comportements tribologiques en conditions réelles d'utilisation.**Objectifs de la thèse - méthodes**:

- L’objectif de cette thèse est d’élaborer et caractériser des revêtements de nitrures métalliques de composition modulée et microstructures contrôlées afin de comprendre leurs rôles dans les propriétés mécaniques recherchées. En fonction de ses compétences et points forts, le ou la doctorant.e, se focalisera plus en particulier sur l’une ou l’autre des parties de la chaine expérimentale:
- Dépôt PVD par la technique RGPP au sein du laboratoire partenaire FEMTOST (Montbéliard)
- Caractérisation nanostructurale des revêtements (MET, HRTEM, EELS, cartographie d’orientation) et micro-structurale (EDX, DRX, RRX) en partenariat avec l’IPCMS (Strasbourg).
- Caractérisation mécanique (nano et micro-indentation, -rayure, -usure) au LPMT.

**Environnement**:

- Le ou la doctorant.e recruté.e sera inscrit.e en thèse à l’école doctorale « Mathématiques, Sciences de l’Information et de l’Ingénieur » (ED 269) de l’Université de Haute-Alsace (Mulhouse). La thèse se déroulera au sein du laboratoire LPMT. L’équipe encadrante bénéficie d’une longue expérience dans l’étude des revêtements durs et l’encadrement de doctorants [3-8]. Elle combine des compétences en caractérisation structurale et mécanique des films minces. Pour ce travail, des déplacements dans les laboratoires partenaires FEMTO-ST (site de Montbéliard et Besançon) et IPCMS (Strasbourg) seront réguliers et financés par l’ANR.**Nature du financement**:

- Financement public/privé**Précisions sur le financeme