Design des Matériaux et des Structures
Mastère Spécialisé
Mastère Spécialisé
Il y a 11 sujets disponibles.
La fusion laser sur lit de poudre est un procédé de fabrication permettant de réaliser des formes complexes souvent irréalisables par d’autres procédés, donnant la possibilité d’intégrer de multiples fonctions sur une même pièce.
Le molybdène pur (Mo) est un matériau réfractaire qui offre de nombreuses propriétés intéressantes : bonnes conductivités thermique et électrique, faible coefficient de frottement et d’expansion thermique, haut module d’élasticité, résistance aux chocs thermiques et à la corrosion. Les travaux proposés dans le cadre de ce projet DMS visent à partir de l'analyse de l'existant à identifier dans un premier temps les conditions de mise en œuvre du molybdène pur en minimisant la densité de fissures puis d’essayer dans un second temps une poudre de molybdène allié avec 5% en masse de rhénium (MoRe5). On s’intéressera plus particulièrement à la « fabricabilité » de pièces à parois fines.
(*) Nationalité française exigée
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Tuteurs Centre des Matériaux : C. Colin, J.D. Bartout Société partenaire : CETIM Référence : 01-DMS-2022-CETIM
Ce sujet sera réalisé dans le cadre de la Chaire industrielle ANR « MESSIAH » (Mini-Eprouvettes pour le Suivi en ServIce des structures avec Application au transport d’Hydrogène) en partenariat avec Air liquide (AL), RICE GRTgaz, EDF R&D, Mannesmann Precision Tubes France SAS (MPTFR) et Transvalor.
Le Small Punch Test (SPT) est un essai de caractérisation de micro-emboutissage sphérique à partir d’un échantillon standard de 9mm de diamètre et de 500μm d’épaisseur. Cet essai est actuellement utilisé pour remonter aux propriétés de résilience. Des corrélations Charpy/SPT permettent notamment de remonter à la température de transition ductile/fragile. L’objectif de ce projet est de développer une méthodologie de détermination de la ténacité à l’aide du SPT. Il est pour cela indispensable de se rapprocher des conditions de la mécanique de la rupture en usinant, par exemple, des entailles sévères dans les échantillons.
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Tuteurs Centre des Matériaux : Y. Madi, J. Besson Société partenaire : CHAIRE MESSIAH Référence : 02-DMS-2022-MESSIAH-SPT
Ce sujet sera réalisé dans le cadre de la Chaire BiGMECA en partenariat avec Safran.
Le programme de la chaire BIGMECA propose d’utiliser les techniques issues de l’Intelligence Artificielle pour analyser de nouveaux jeux de données massives, issues de l’utilisation de capteurs et de systèmes d’imagerie.
Les aubes de turboréacteurs subissent des chargements extrêmes. Elles sont fabriquées avec un procédé de solidification particulier leur permettant d'être constituées d'un unique cristal, dont l’orientation est contrôlée. La diffraction des rayons X (méthode de Laue) est une technique très sensible pour la mesure d’orientation cristalline et sera privilégiée dans le cadre de cette étude. Le projet consiste à évaluer les différents paramètres qui régissent le signal de diffraction des rayons X, pour deux montages de Laue en réflexion (source RX classique et haute énergie).
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Tuteur Centre des Matériaux : H. Proudhon Société partenaire : SAFRAN Référence : 03-DMS-2022-SAFRAN-bigmeca1
L'élévation de température des gaz en entrée de turbine haute pression conduit à l'apparition de nouveaux endommagements au niveau du système de protection barrière thermique (BT) utilisé pour réduire la température en surface du superalliage monocristallin base nickel (substrat).
Ce projet en collaboration avec Safran-PFX concernera l'utilisation de l'essai LASAT (LAser Shock Adhesion Test) pour caractériser l'adhérence du système barrière thermique SPS (spray plasma suspension) en fonction des préparations de surface (sablage et chimique sablage + sablage ), et après des cyclages thermiques. Le travail à forte composante expérimentale se déroulera sur les deux sites de Mines Paris (CDM) et Safran PFX à Genvilliers. Des installations sophistiquées comme le banc à flamme et de cyclage thermique de PFX seont utilisés. Des caractérisations physico-chimiques (MEB ET MET) et des essais LASAT sont à réaliser.
Mots clés : aéronautique, système BT SPS, LASAT, fissuration, température
Sujet en cours de construction
Tuteurs Centre des Matériaux : V. Maurel, V. Guipont Société partenaire : SAFRAN Référence : 05-DMS-2022-SAFRAN
Les procédés de fabrication additive métallique sans fusion (faisant appel à une étape de frittage) offrent des perspectives intéressantes pour produire des pièces aéronautiques traditionnellement réalisées avec des procédés conventionnels. Safran s'intéresse notamment au procédé Metal Blinder Jetting consistant à mettre en forme des pièces par projection en infiltration de liant sur lit de poudre, lesquelles sont ensuite réticulées, déliantées et fritées. Aujourd'hui, l'interaction entre le liant et la poudre est peu étudiée en dehors des développements internes réalisés par les fabricants de machines. Une étude est donc proposée en ce sens avec différents liants commerciaux qui seront caractérisés. Des essais seront réalisés avec une poudre d'Inconel 718, un superalliage base nickel très répandu dans l'aéronautique.
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Tuteurs Centre des Matériaux : C. Colin, J.D. Bartout Société partenaire : SAFRAN Référence : 06-DMS-2022-SAFRAN
Dans le cadre de la certification d’un turboréacteur, il est nécessaire de déterminer la vitesse de rotation menant à la ruine des disques de compresseurs en Ti17 afin d’assurer leur tenue lors de chargements extrêmes de survitesse. Pour prédire le comportement du disque jusqu’à éclatement, les bureaux d’étude utilisent des réseaux de courbes d’écrouissage isotropes par température, identifiées jusqu’à striction, et un critère de rupture basé sur la déformation à striction selon le sens de sollicitation.
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Tuteurs Centre des Matériaux : Y. Madi, J. Besson Société partenaire : SAFRAN-AE Référence : 07-DMS-2022-SAFRAN-AE
La simulation numérique est aujourd'hui un pilier fondamental dans la recherche liée à la science des matériaux à tous les niveaux, en raison de sa flexibilité pour ajouter des phénomènes de plus en plus complexes et couplés. Parmi les méthodes les plus robustes pour l'étude des comportements en mécanique des solides figurent les éléments finis (FE) qui permettent une grande flexibilité pour la modélisation et une grande précision liée à la formulation sous-jacente. Cette précision est souvent liée à des temps de calcul restrictifs pour certaines situations et très longs pour des situations où la précision est moins importante que la capacité à parcourir rapidement un grand espace de réponse. Une nouvelle génération de méthodes basées sur des approches d'apprentissage profond (DL) permet aujourd'hui de gagner en vitesse de calcul par des ratios allant jusqu'à x100 ou plus tout en gardant des niveaux de précision acceptables.
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Tuteur Centre des Matériaux : D. Ryckelynck
Société partenaire : TRANSVALOR Référence : 08-DMS-2022-TRANSVALOR
RICE (Research & Innovation Center for Energy) GRTgaz a annoncé le lancement d’un projet de plateforme de recherche, d’innovation et de coopération européenne sur les nouveaux gaz dont l’hydrogène. GRTgaz a construit sur ses installations d’Alfortville (94) un banc appelé « FenHYx », dont la mise en service a eu lieu en 2021. La plateforme FenHYx vise en particulier à reproduire les effets du transport d’hydrogène gazeux sur l’intégrité du réseau, en réalisant des essais à différentes pressions et concentrations d’hydrogène et de méthane (teneur d’hydrogène allant de 0% à 100%).
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Tuteurs Centre des Matériaux : Y. Madi, V. Farrugia, J. Besson Société partenaire : GRTgaz Référence : 09-DMS-2022-GRTgaz
L’évaluation des propriétés d’adhérence d’un revêtement et l’évolution de ses propriétés au cours de chargements thermomécaniques représentatifs des composants en service reste un challenge majeur pour développer de nouveaux revêtements et évaluer la durée de vie des revêtements actuels. Pour les aubes de turbines haute pression aéronautiques, le superalliage base nickel monocristallin est revêtu d’un système dit barrière thermique afin de protéger celui-ci contre l’environnement agressif (oxydation, corrosion, érosion, impact…) et de réduire sa température d’utilisation grâce à la faible conductivité thermique de la céramique utilisée et des canaux de refroidissement présents sur certaines de ces structures. La durée de vie de la pièce sera alors fortement conditionnée à la tenue d’un tel revêtement sur le substrat.
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Tuteurs Centre des Matériaux : V. Maurel, V. Guipont Société partenaire : SAFRAN Référence : 10-DMS-2022-SAFRAN
Le procédé Cold Spray permet de fabriquer un dépôt métallique sur un substrat par projection de particules à des vitesses supersoniques. Les particules sont accélérées, jusqu’à des vitesses allant de 300 à 1500 m.s-1, par un gaz porteur (N2, He ou air) comprimé (50 bar max) et chauffé (1100 °C max). Lors de l’impact, les particules se déforment plastiquement et adhèrent au substrat sous la forme d’un dépôt dense et cohésif de quelques millimètres.
Le procédé Cold Spray fait partie des procédés identifiés pour répondre aux besoins de réparation de certains composants du parc de production nucléaire d’EDF, notamment ceux en aciers austénitiques (304L / 316L).
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Tuteurs Centre des Matériaux : J. Besson, T. Morgeneyer Société partenaire : EDF Référence : 12-DMS-2022-MESSIAH-EDF
Les bureaux d’études ont de plus en plus recours aux simulations numériques lors des processus de dimensionnement des pièces aéronautiques. Si les progrès effectués en la matière permettent de simuler des systèmes physiques de plus en plus complexes, les coûts de calcul des composants aéronautiques à l'échelle de la pièce prenant en compte les effets de la microstructure sont inenvisageables. Les simulations de structures sont alors réalisées en considérant des comportements matériaux homogénéisés. Cependant, cette homogénéisation du comportement induit une erreur certaine en termes de représentativité physique du modèle. Afin de pallier ce manque de représentation des phénomènes locaux à l'échelle globale, une approche consiste à recourir aux méthodes de type zoom structural, consistant à coupler, au sein d’une même analyse, des zones décrites par des modèles à niveau de fidélité différents.
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Tuteur Centre des Matériaux : B. Marchand Société partenaire : SAFRAN TECH Référence : 13-DMS-2022-SafranTech
