Soutenance de thèse de Vincent Maguin
11 décembre 2020
Vincent Maguin soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 16 décembre 2020.
“Simulation multiphysique de la macroségrégation et de la formation des freckles lors de la solidification d’aubes de turbines monocristallines”
=> Animation avec une rotation de 90°
Vincent Maguin a réalisé sa thèse dans l’équipe 2MS, sous la direction de Charles-André Gandin sur un projet avec SafranTech. Il présentera ses travaux (sous réserve de l’accord des rapporteurs) le 16 décembre 2020 devant le jury suivant :
– Pr. Valery BOTTON (INSA Lyon, Villeurbanne) : rapporteur
– C.R. Miha ZALOZNIK (Institut Jean Lamour, Nancy) : rapporteur
– D.R. Nathalie MANGELINCK-NOËL (Inst. Mat. Microélectonique Nanosciences de Provence, Marseille) : examinateur
– M.A. Gildas GUILLEMOT (MINES ParisTech-CEMEF, Sophia Antipolis) : examinateur
– Virginie JAQUET (SAFRAN Tech, Colombes) : invité
Résumé de thèse :
L’amélioration des performances des réacteurs pour les applications aéronautiques impose une augmentation de la température de fonctionnement des turbines à usage aéronautique. Ainsi, des superalliages baseni contenant du rhenium doivent être dorénavant utilisés pour la fabrication des aubes de turbines dont la microstructure est souhaitée monocristalline. Ces matériaux sont cependant plus sensibles à la formation d’hétérogénéité de composition chimique à l’échelle de la pièce et à la formation de grains de type freckles lors de l’étape de solidification. Les phénomènes multiphysiques qui engendrent ces deux défauts, peuvent dorénavant être investigués à l’aide de simulations numériques du procédé industriel.
Mots clés : aubes de turbine monocristallines, superalliage nickel, solidification dirigée, calcul multiphysique, macroségrégation, freckles, modèle de microségrégation, kd-tree
=> Animation avec une rotation de 90°
Solidification dirigée d’une géométrie avec changement de section pour un alliage Ni-Al-Re en utilisant le module MISE de la librairie PhysalurgY depuis la CIMLIB (avec couplage CAFE) – Visualisation de l’évolution temporelle de la composition en aluminium (La zone la plus transparente représente le liquide, les surfaces délimitent les iso-compositions en aluminium. Le domaine le plus opaque représente le solide et la zone pâteuse. Les zones ségrégées (canaux) sont présentées avec une opacité maximale). Les flèches représentent la vitesse du liquide. La solidification dirigée est obtenue en appliquant sur la face supérieure (chaude) et la face inférieure (froide) des conditions aux limites (température) imposant un gradient thermique (souhaité constant) durant le refroidissement.
> Temps de calcul : ~3 jours et 15 heures sur 10CPU (Cluster Intel) pour 543k élements et 104k noeuds et 15k pas de temps
Légende des simulations en haut de page :
Solidification dirigée d’une géométrie d’aube de turbine basse pression pour un alliage Ni-Al en utilisant la librairie CIMLIB (avec couplage CAFE) depuis une mise en données THERCAST
- A Gauche : Visualisation de l’évolution temporelle de la température. Les surface rouge et bleu représentent respectivement l’isosurface de liquidus et de solidus, délimitant la zone pâteuse.
- A Droite: Visualisation de l’évolution temporelle de la composition en aluminium (La zone la plus transparente représente le liquide, les surfaces délimitent les iso-compositions en aluminium. Le domaine le plus opaque représente le solide et la zone pâteuse. Les zones ségrégées (canaux) sont présentées avec une couleur rouge). Les flèches représentent la vitesse du liquide.
- La solidification dirigée est obtenue en appliquant sur la face inférieure une condition aux limites assurant une extraction de la chaleur constante en tout temps.(200s de temps procédé/image)
> Temps de calcul : 36 jours sur 10CPU (Machine Virtuelle de calcul) pour 726k élements et 134k noeuds et 25k pas de temps
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