Post-doctorat : Instrumentation H/F

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités

• La coopération

• La curiosité

Référence

Description de l'unité

Le Service de Recherche en Matériaux et Procédés Avancés (SRMA) a pour vocation de développer des matériaux innovants et des procédés innovants de fabrication ou de revêtement pour des applications d'énergies bas carbone (notamment équipements et composants nucléaires), afin d'améliorer leur performance et d'optimiser leurs coûts. Ces objets peuvent être caractérisés à l'aide de techniques avancés (MEB, MET, FIB) pour comprendre et modéliser les processus de dégradation des propriétés, et pour apporter des solutions pérennes à ces dégradations.

Domaine

Sciences pour l'ingénieur

Contrat

Post-doctorat

Intitulé de l'offre

Post-doctorat : Instrumentation H/F

Sujet de stage

Etude d'un contrôle en ligne par LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) du procédé de fabrication additive par projection de poudre (Laser Metal Deposition)

Durée du contrat (en mois)

18

Description de l'offre

Les procédés de fabrication additive sont en pleine expansion industrielle, en particulier dans le cas de l'impression 3D de composants métalliques. Parmi ces procédés, la LMD (Laser Metal Deposition) s'est d'abord développé pour le revêtement de surface, comme, par exemple, les revêtements durs pour des application d'usure, et également la réparation de composants, puis, plus récemment, pour la fabrication additive de composants métalliques. C'est également un procédé qui a été mis en œuvre pour l'étude combinatoire de nouveaux alliages comme les Matériaux à Multiples Eléments Principaux. Le principe de ce procédé est la projection d'un jet de poudre métallique sur un faisceau laser focalisé qui la fusionne puis après solidification rapide permet de construire couche par couche le matériau souhaité.

Si de nombreuses applications industrielles existent, le procédé souffre toujours de contrôle en ligne afin de garantir le bon déroulement des opérations et l'absence de défauts dans le matériau déposé comme des porosités, des fissures, des variations du procédé hors de l'intervalle admissible comme par exemple, pour le cas de mélange de poudres, un écart à la composition initiale de la poudre dans le nouveau matériau.

Le contrôle en ligne repose sur le suivi de signaux issus de la physique du procédé du projection laser : analyse d'images du bain de fusion métallique par caméra CMOS ou infra-rouge, microphone, photodiodes…

Parmi les principes liés à l'analyse du rayonnement émis par l'interaction laser-matière, la LIBS, spectrométrie sur plasma induit par laser (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) est une technique analytique très faiblement destructive dont le principe repose sur une ablation très limitée à la surface du matériau et couplée à une analyse spectroscopique du rayonnement induit par la mise sous forme plasma d'une infime partie du matériau. Le traitement des spectres peut permettre de quantifier des éléments présents dans le métal et, par extension, de déduire des informations sur la stabilité du procédé.  Dans le cas de la LMD, un peu de vapeur métallique est formée dans la zone d'interaction à la surface du bain liquide métallique avec le faisceau laser, ce qui peut également permettre une analyse spectroscopique sans utilisation du laser LIBS.

L'objectif de ce travail est de mettre en place un diagnostic LIBS sur une machine de projection laser existante et d'étudier les possibilités de contrôle que cela peut offrir pour le suivi en ligne de la stabilité de fabrication de la pièce.

Le travail se déroulera au LISL au sein de la Direction des Energies situé au CEA Paris-Saclay, Gif-sur-Yvette, sur une période 18 mois.

Pascal Aubry,

Moyens / Méthodes / Logiciels

fabrication additive LMD, MEB, DRX, outils numériques (ThermoCalc CALPHAD), laser LIBS

Profil du candidat

Le/la candidat(e) recherché(e) sera en formation généraliste physique-chimie. Il devra avoir le goût pour le montage opto-mécanique ainsi que pour l'acquisition et le traitement numérique de données (IA) qui interviendrons suite à l'obtention des premiers spectres.

Site

Saclay

Localisation du poste

France

Ville

  Saclay

Disponibilité du poste

10/02/2025

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