Métallurgie, Mécanique, Structures et Solidification – 2MS

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    Domaines de recherche

    - Métallurgie physique
    - Comportements mécaniques
    - Caractérisations expérimentales
    - Solidification et transformations de phase
    - Microstructures

    Applications

    - Coulée continue et en lingotière
    - Fonderie
    - Soudage
    - Fabrication additive
    - Traitements thermiques

    ALLIAGES

    - Aciers
    - Superalliages base nickel
    - Alliages de titane
    - Alliages d'aluminium
    - Céramiques

    Objectifs

    Des procédés de solidification sont issues les premières microstructures des matériaux. Les procédés subséquents visant la transformation et la mise en forme de la matière en héritent. Il est alors primordial de suivre l’histoire thermomécanique pour comprendre, contrôler et optimiser les caractéristiques microstructurales issues de la solidification, incluant la nature, les morphologies et les dimensions des phases thermodynamiques. De même, les microstructures jouent un rôle majeur sur l’histoire thermomécanique des procédés de solidification. La formation de nombreux défauts de fonderie relève alors du couplage entre thermomécanique et microstructures. Les études de l'équipe sont conjuguées à plusieurs échelles et incluent les conséquences des microstructures de solidification sur les transformations de phase à l’état solide et les propriétés des composants.

    Exemples de projets

    Freckles

    en construction...

    Lingots de forge

    en construction...

    Fabrication additive

    Au sein de l'équipe 2MS du CEMEF, des modélisations numériques sur SLM aux échelles microscopiques et macroscopiques, DED, WAAM et des méthodes numériques sur la réduction des modèles ont été réalisées avec plusieurs partenaires industriels (SAFRAN, CETIM) et académiques (ANR, Ecole doctorale de MINES ParisTech). Smiley face Smiley face Smiley face

    Cristallisation du silicium

    Financements

    • Agence Spatiale Européenne (projets CCEMLCC, CETSOL, NEQUISOL) : Solidification d'alliages en microgravité pour obtenir des données benchmark à comparer avec des modèles numériques, 1999-
    • Agence Nationale de La Recherche (projets CrySaLID, NEMESIS, MACCADAM) : Modélisation mésoscopique de la solidification des structures de grains pour plusieurs classes de matériaux (silicium, alliages métalliques) et procédés (solidification directionnelle, soudage, fabrication additive), 2014-2022
    • Fonds Unique Interministériel (Projet SOFT-DEFIS) : Modélisation macroscopique des structures de grains pour des lingots d'acier, 2016-2020
    • Association Nationale de la Recherche et de la Technologie (SAFRAN, SAINT GOBAIN, CETIM, DIOR) : projets avec l'industrie
    • Bourse doctorale : études amonts, 2018-2021

    Fait marquant de l'équipe :

    PhysalurgY: une bibliothèque de calcul des cinétiques des transformations de phases couplée au logiciel Thermo-Calc.

    Best poster award à la conférence ICASP-5 - CSSCR-5.

    "Ma thèse porte sur la modélisation du couplage entre la mécanique des fluides et des solides dans les procédés de coulée industriels qui permet aux industries de comprendre et de maitriser les défauts comme les fissurations et les macroségrégations."

    Shaojie ZHANG, Docteur du CEMEF

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    Relations académiques

    • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Cologne, DE
    • Northeastern University, Boston, USA
    • Northeastern University, Shenyang, PRC
    • Shanghai JiaoTong University, Shanghai, PRC
    • University of Alberta, Edmonton, CAN

    Relations industrielles

    • APERAM
    • ARCELORMITTAL
    • ASCOMETAL
    • AUBERT&DUVAL
    • CETIM
    • DIOR
    • INDUSTEEL
    • SAFRAN
    • SAINT GOBAIN
    • TRANSVALOR

    Thèses en cours

    • Théophile CAMUS : Modélisation des microstructures (µS) générées en fabrication additive (AM) par fusion laser sélective (SLM) d’un alliage base nickel. Promotion 2019
    • Yijian WU : Modélisation multi-échelle de structures de solidification en microgravité. Promotion 2019
    • Emile HAZEMANN : Contraintes résiduelles et recristallisation dans les alliages monocristallins base nickel. Promotion 2018 + Equipe PSP
    • Joël KEUMO-TEMATIO : Plate-forme de calcul pour la Fabrication Additive par méthode Multi-échelle et réduction de modèle. Promotion 2018
    • Lucas RAVIX : Matériaux à caractéristiques contrôlées élaborés par fabrication additive arc-métal. Promotion 2018
    • Han WANG : Étude de la solidification des rouges à lèvres et du comportement mécanique résultant. Application à la simulation numérique du procédé de mise en forme. Promotion 2018 + Equipe BIO
    • Chengdan XUE : La métallurgie numérique au service des procédés de soudage à l’arc des matériaux virtuels pour maîtriser les défauts. Promotion 2018
    • Alexis QUEVA : Simulation numérique du procédé de fabrication additive SLM. Promotion 2017
    • Ayoub AALILIJA : Simulation numérique d’expériences de solidification d’acier en lévitation, sur terre et dans la station spatiale internationale. Promotion 2016 + Equipe CFL
    • Hanadi ETTROUDI : Développement d’un modèle 3D de structures de grains permettant la détermination de la transition colonnaire-equiaxe. Promotion 2016
    • Feng GAO : Caractérisation du comportement mécanique de métaux à haute température et application en simulation numérique du procédé SLM de fabrication additive. Promotion 2016
    • Vincent MAGUIN : Modélisation multi-physique de la macroségrégation et de la formation des freckles lors de la solidification d’aubes de turbine monocristallines. Promotion 2016