Malik Durand soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 18 janvier 2021

Analyse des mécanismes métallurgiques survenant dans l'alliage AD730TM au cours du revenu de relaxation des contraintes

Malik Durand a réalisé sa thèse dans l'équipe MSR, sous la direction de Nathalie Bozzolo dans le cadre de la chaire ANR Safran OPALE. Il soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 18 janvier 2021 devant le jury suivant :

– Alain JACQUES, IJL, Rapporteur

– Bernard VIGUIER, IRIMAT-ENSIACET, Rapporteur

Résumé :

 

Des analyses multi-échelles ont été effectuées en laboratoire pour identifier les mécanismes microstructuraux contrôlant la relaxation des contraintes pendant le traitement de revenu du superalliage pour disques AD730TM. Pour une vitesse de refroidissement préalable de 100°C.min-1 et une contrainte initiale de 500 MPa à 760 °C, l’essai de relaxation montre un comportement atypique avec une relaxation ralentie durant les 25 premières heures, puis, passé ce laps de temps, le comportement en relaxation devient plus classique. Pour comprendre ce comportement atypique, des essais de dilatométrie isotherme ont été utilisés pour découpler les effets de la contrainte et de la température. Ces derniers ont révélé une contraction de l'échantillon lorsqu'il était soumis à une température constante. Cette contraction induit une augmentation de la contrainte pendant l'essai de relaxation pour répondre à la condition de déformation totale imposée constante. La relaxation est alors contrôlée par la compétition entre les mécanismes de relaxation classiques (diffusionnels et dislocationnels selon le niveau de contrainte) qui tendent à diminuer la contrainte et la contraction de l'éprouvette qui, au contraire, augmente la contrainte pendant l'essai. Pour comprendre l’origine de la contraction isotherme, des échantillons de l'alliage AD730TM polycristallins et monogranulaires ont été caractérisés par différentes techniques à différentes échelles. La contraction macroscopique trouve son origine dans la redistribution des éléments chimiques entre la matrice et les précipités durcissants, qui induit une diminution des paramètres de maille des deux phases. Ce travail mené sur l’alliage AD730TM a également confirmé des résultats similaires obtenus pour l’alliage Rene 65 et les mécanismes décrits pourraient très vraisemblablement s’appliquer à d’autres superalliages base nickel pour lesquels une contraction isotherme d’amplitude similaire est également observée. Les mesures réalisées par diffraction des rayons X ont par ailleurs permis d’estimer l’évolution de l’écart relatif des paramètres de mailles pour cet alliage, positif à température ambiante (+0,03%) à négatif (-0,007%) à 900°C, en passant par zéro aux températures typiques du revenu ou ciblées pour la vie en service de l’alliage.

 

 

Mots-clés : Superalliage base nickel, relaxation, contrainte, microstructure, désaccord paramétrique

 

 

 

 

Schéma bilan décrivant les mécanismes mis en jeu durant les essais de relaxation

 

 

Ayoub Aalilija soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 21 décembre 2020

Modélisation numérique de la solidification des aciers fondus en lévitation dans la Station Spatiale Internationale.

Ayoub Aalilija a réalisé sa thèse dans l'équipe 2MS, sous la direction de Charles-André Gandin dans le cadre d'un projet avec l'ESA, Agence Spatiale Européenne. Il soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 21 décembre 2020 devant le jury suivant :

 

 

Mots-clés : Simulation numérique; Éléments Finis; Level Set; Tension de Surface; Marangoni; Résistance thermique de contact; Goutte oscillante; Solidification; Microgravité

 

 

Vincent Maguin soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 16 décembre 2020.

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)

Benoît Wittmann soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 17 décembre 2020

Matériaux et procédés de la micro- et macro- texturation de surface de revêtements de sols: propriétés optiques et tribologiques

Benoît Wittmann a réalisé sa thèse dans l'équipe PSP sous la direction de Pierre Montmitonnet, dans le cadre d'un projet CIFRE avec l'entreprise Tarkett.

Il soutiendra sa thèse devant le jury suivant :

Résumé de sa thèse :

David Ruiz Sarrazolo soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 7 décembre 2020

"Modélisation à champ complet de recristallisation dynamique discontinue dans un contexte CPFEM"

Sebastian Florez soutient sa thèse en Mécanique Numérique et Matériaux le 30 novembre 2020

Avancées pour la modélisation efficace de problèmes massivement multi-domaines avec applications aux évolutions de microstructures

Sebastian Florez soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux. Il l'a réalisée dans l'équipe MSR sous la supervision de Marc Bernacki. Il présente ses travaux devant le jury suivant :

Les industries stratégiques ont un besoin toujours plus croissant dans l’utilisation des matériaux métalliques. Il y ainsi aujourd’hui une demande forte dans le fait d’être capable de prédire l’évolution des microstructures de ces matériaux lors de leur mise en forme car leurs caractéristiques microstructurales sont intrinsèquement liées à leurs propriétés en service.

 

Dans ce contexte de problèmes massivement multi-domaines, de nombreuses méthodes dites à champ complet et qui décrivent les réseaux de joints de grains à l’échelle de la microstructure ont été développées ces quarante dernières années. Dans un contexte de grandes à très grandes déformations comme c’est le cas pour les procédés industriels de mise en forme à chaud, l’approche level-set (LS) couplée à une formulation éléments finis (EF) et des méthodes de remaillage reste l’approche la plus générique et la plus efficace.

 

Si des améliorations récentes ont été rapportées (logiciel DIGIMU par exemple), la principale faiblesse de cette approche reste son coût numérique  qui limite le nombre de grains considérés dans les simulations et implique des temps de calculs importants, principalement en 3D.

 

Dans ces travaux, les performances réelles de l’approche LS-FE sont étudiées et une alternative, dénommée ToRealMotion, capable de réaliser des simulations massivement multi-domaines en 2D, est introduite. Cette nouvelle approche, appartenant à la famille des méthodes de type « suivi de front », inclut différentes innovations et a été parallélisée. Les propriétés géométriques des interfaces intervenant dans le calcul des cinétiques sont évaluées uniquement aux interfaces et la migration du réseau de joints de grains est réalisée en lagrangien tout en conservant un maillage EF conforme et global (sous-entendant que le coeur des grains est également maillé). Cette méthodologie permet ainsi une meilleure adaptabilitée aux mécanismes intragranulaires que les approches de type « suivi de front » classiques. Bien sur, une des ambitions principales de ce travail réside dans l’amélioration des performances numériques de l’état de l’art tout en conservant la précision et le côté générique (multi-mécanismes) de l’approche LS-FE en grandes déformations. Ainsi, de nombreux cas tests 2D en croissance de grains (GG) et recristallisation (ReX) sont réalisés pour prouver l’efficacité de la méthode. Les résultats s’illustrent par une réduction importante des temps de calcul et offrent d’importantes perspectives dans le contexte de la métallurgie numérique.

 

Mot-clés : Eléments Finis, Modèles Lagrangiens, Maillage des interfaces, Level-set, Simulations multidomaines.