Soutenance de thèse d’Emile Hazemann

Emile Hazemann a réalisé sa thèse sous la direction de Charles-André Gandin, Michel Bellet et Yancheng Zhang (équipe 2MS) et de Karim Inal (équipe PSF). Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité doctorale "Mécanique Numérique et Matériaux" le 19 décembre 2022 devant le jury suivant :

 

 

Dans les travaux présentés, on s’intéresse à formation de grains recristallisés dans les aubes de turbine monocristallines en superalliage base nickel. La présence de ces grains, fortement désorientés par rapport à la matrice monocristalline, est rédhibitoire car elle diminue de manière drastique les propriétés mécaniques de la pièce. La germination de ces grains résulte d’une part de l’introduction d’une déformation de la matière, lors de sa solidification et de son refroidissement dans le moule de coulée et d’autre part, du traitement thermique subséquent. Afin de prédire la germination et la croissance de grains recristallisés dans une aube, il est fondamental d’identifier 1) le comportement mécanique de l’alliage pendant son refroidissement lors de l’étape de coulée et 2) un critère de recristallisation à partir de l’état mécanique de la matière. Les travaux de thèse s’articulent autour de ces deux axes, spécifiquement pour le cas du CMSX-4, superalliage base nickel de deuxième génération. Dans le premier axe de recherche, on identifie le comportement du CMSX-4 brut de fonderie avec une loi élastoviscoplastique phénoménologique à partir d’essais de traction-relaxation et de simulations par la méthode des éléments finis. Le modèle identifié intègre l’anisotropie du monocristal, pour la gamme de températures et les vitesses de déformations caractéristiques du procédé de fonderie. Les paramètres de la loi de comportement sont identifiés par analyse inverse, à partir d’essais de traction-relaxation à trois cycles, pour une température de consigne constante, sur des éprouvettes monocristallines en CMSX-4 dont la direction de traction est alignée aux directions cristallographiques <001>, <110> et <111>. Les essais sont réalisés sur un équipement de traction à chauffage résistif, en utilisant une instrumentation sans contact (pyromètre bichromatique et corrélation d’images). Dans le deuxième axe de recherche, on s’intéresse à reproduire les chargements thermomécaniques de zones critiques vis-à-vis de la recristallisation dans une aube pendant la solidification et le refroidissement. Ces chemins sont reproduits via des essais de traction à différentes rampes de chargement et une vitesse de refroidissement constante, pour différentes orientations d’éprouvettes brutes de fonderie. Les éprouvettes subissent ensuite un traitement thermique d’homogénéisation standard pour révéler ou non la présence de grains recristallisés. Les chemins thermomécaniques anisothermes sont ensuite modélisés avec le comportement identifié dans le premier axe de recherche, dans le but d’identifier un critère de recristallisation.