Solidification contrôlée d’éprouvettes d’aluminium

Overview L’enjeu de l’industrie métallurgique est d’améliorer la durabilité des alliages issus de l’économie circulaire. Les constituants de la microstructure hérités du procédé de recyclage (éléments chimiques indésirables, porosités) influencent directement les propriétés en fatigue. Durant l’étape d’élaboration / solidification d’un alliage métallique différents types de défauts peuvent se former. Ces défauts sont directement liés à la composition chimique de l’alliage, aux paramètres et conditions d’élaboration et à la cinétique de refroidissement. La compréhension de l’impact de ces défauts sur les propriétés mécaniques est cruciale pour la durabilité des pièces en service. The challenge for the metallurgical industry is to improve the durability of alloys produced in the circular economy. The microstructure components inherited from the recycling process (undesirable chemical elements, porosity) directly influence fatigue properties. During the production / solidification stage of a metal alloy, different types of defects can form. These defects are directly related to the chemical composition of the alloy, the production parameters and conditions, and the cooling kinetics. Understanding the impact of these defects on mechanical properties is crucial for the durability of parts in service. Overview (Project objective and setup) L’objectif du projet est de réaliser des éprouvettes de traction d’alliages non-ferreux recyclés à défauts contrôlés. La stratégie est de générer des défauts internes dans la zone utile de l’éprouvette afin de lier les comportements mécaniques en traction (amorçage et propagation des fissures) à la microstructure en volume. La présence de ces défauts dans la zone utile impose un contrôle minutieux de la solidification de l’éprouvette. Le projet est adossé à l’équipement d’essais SPeCiMen 3D qui fait partie de la plateforme PIMS du laboratoire LAMCUBE laquelle est composée de deux parties : i) Une partie haute constituée d’un four de fusion qui permet de contrôler la composition chimique de l’alliage et des phases présentes ; ii) Une partie basse (juste en dessous du four de fusion) qui sera constituée d’un dispositif de solidification dirigée permettant de contrôler la cinétique de refroidissement et donc la localisation des défauts. Project plan Le stage, concerne le recrutement d’un stagiaire M2 afin de continuer la validation de la faisabilité des éprouvettes. Cela se fait par plusieurs étapes en parallèle : Simulations thermiques sous Ansys ou Comsol des échanges de chaleurs pendant le refroidissement du moule : la personne recrutée travaillera en particulier sur la simulation thermique du moule avec et sans chauffage par induction sous le logiciel Ansys. Des simulations pour le remplissage du moule et la cinétique de solidification seront effectuées sous le logiciel Novaflow. Tests de faisabilité : réaliser des coulées / solidifications monitorées pour valider le modèle thermique : Une deuxième partie du stage sera consacrée aux expériences de validation des simulations numériques. Des expériences de coulée, solidification et caractérisation microstructurales seront alors menées. Les caractérisations seront réalisées en 2D en utilisant la microscopie optique et la microscopie électronique à balayage. Des caractérisations en 3D seront également possibles via la plateforme de microtomographie de laboratoire ISIS 4D afin d’évaluer la présence des défauts dans la zone utile de l’éprouvette. Continuer la conception mécanique des pièces afin de finaliser la réalisation de l’équipement. Profile Le ou la candidat.e recherché.e devra avoir de solides connaissances dans les domaines suivants : Simulation numérique thermique. Solidification des alliages métalliques. Utilisation a minima de l\'outil Ansys pour les simulation thermiques. Conception assistée par ordinateur (CAO) (Catia, On shape, Solid works). L'utilisation d'autres outils tels que Novaflow serait un plus. Starting date 02-02 #J-18808-Ljbffr