Soutenance de thèse de Franco Jaime

Caractérisation et simulation de la croissance de grains en 3D d’une superalliage base nickel polycristallin

Franco Jaime a effectué sa thèse de doctorat dans l’équipe MSR dans le cadre de la chaire ANR Industrielle Topaze. Il présente ses travaux de recherche et soutient sa thèse de doctorat en spécialité Mécanique Numérique et Matériaux le 1er avril 2025 devant le jury suivant :

M. Andras BORBELY, Mines Saint-Étienne, Rapporteur
M. Philippe  VENNEGUES, CRHEA, Rapporteur
M. Henry PROUDHON, Centre des Matériaux – Mines Paris – Université PSL, Examinateur
M. Pierre-Henri JOUNEAU, CEA, Examinateur
M. Marc BERNACKI, CEMEF Mines Paris, Examinateur
Mme Nathalie BOZZOLO, Safran Tech, Examinatrice
M. Alexis NICOLAY, Cemef – Mines Paris – Université PSL, Examinateur
Mme Anne DELOBBE, Orsay Physics, Examinatrice
M. Daniel GALY, Safran Tech, Invité

Résumé :

Cette thèse de doctorat se concentre sur le développement et l’application de techniques avancées de caractérisation et de simulation 3D pour l’Inconel 718, un superalliage base nickel utilisé dans les turboréacteurs. Deux états métallurgiques sont étudiés : une microstructure équiax et une microstructure fabriquée de manière additive après traitement thermique. Un microscope PFIB-SEM à double faisceau est utilisé pour développer et optimiser les protocoles de coupes en série pour l’état équiaxe, tandis que le polissage mécanique couplé à l’EBSD est employé pour l’état fabriqué de manière additive.
Les cartes EBSD obtenues sont traitées pour une reconstruction 3D, et des méthodes pour cette transition sont détaillées. Les microstructures reconstruites sont intégrées dans des simulations éléments finis afin
d’étudier les effets des stratégies de maillage sur la topologie des joints de grains, en mettant l’accent sur les limitations de la voxelisation. Des simulations en croissance de grains isotropes et hétérogènes sont réalisées en utilisant différents modèles de propriétés des joints de grains, incluant même les joints de macles. Enfin, des simulations 2D et 3D sont comparées, en analysant les différences de topologie de croissance des grains et l’évolution de la distribution de la taille des grains.

Mots-clés : Coupes en série, Superalliage base nickel, Simulations en champ-complet, Croissance de grains

Représentation schématique de la procédure permettant d’obtenir une microstructure maillée à partir d’un ensemble d’analyses de diffraction rétrodiffusée d’électrons (EBSD) obtenues par coupe en série. En commençant par la séquence d’images obtenues à la suite de la coupe en série, en passant par la reconstruction 3D de la microstructure et en terminant par un maillage d’éléments finis