Thèse: Prédiction des microstructures de joints soudés ferritiques de composants nucléaires F/H

Le soudage à l’arc constitue un élément primordial dans la construction de chaudières nucléaires non seulement car il permet la fabrication des principaux composants de l’ilot nucléaire et du circuit secondaire principal, mais aussi car il doit assurer une qualité métallurgique et mécanique irréprochable du joint soudé.

De manière à continuer la montée en compétences de la filière nucléaire française dans le domaine de soudage, Framatome propose un projet de recherche visant à développer un modèle physique et/ou phénoménologique permettant la prédiction de la microstructure du métal fondu des soudures en acier C-Mn et en acier faiblement allié. En effet, les caractéristiques mécaniques des joints soudés dépendent fortement de leur microstructure.

Ce sujet de recherche sera approché de manière à prendre en compte les différents paramètres dont la genèse de ces microstructures dépend, tels que la composition chimique et le cycle thermique local.

Les avancées dans le domaine de la métallurgie physique et des transformations de phase, ainsi que dans les outils pour les calculs thermodynamiques et cinétiques permettent de mieux intégrer ces paramètres pour initier le développement d’un modèle physique capable de prédire la fraction volumique des phases attendues.

Les modèles physiques peuvent aider à mieux appréhender les phénomènes ayant lieu en cours de soudage (solidification, germination, croissance et transformation des phases à l’état solide), ainsi qu’à identifier les paramètres les plus influents sur la microstructure finale du métal fondu. Cependant, la multiplicité des phénomènes et des paramètres impliqués suppose un modèle complexe nécessitant de nombreuses données d’entrée et, outre son apport didactique, il pourrait se révéler peu adapté en termes d’ingénierie.

Par ailleurs, les modèles empiriques et l’intelligence artificielle (IA) peuvent être un moyen d’accélérer le développement de ce genre de modèle d’évolutions microstructurales. Un modèle hybride physique combiné avec des techniques d’IA pourrait notamment faciliter le développement de modèles directement applicables aux soudures industrielles.

Le travail de thèse est envisagé comme suit :

· Analyse bibliographique.

· Analyse métallographique de la microstructure des joints soudés.

. Catégorisation et quantification des phases présentes dans des vrais joints soudés ; lien entre microstructure et dureté (réalisation d’analyses d’images et de cartographies de dureté/nano-dureté…).

· Caractérisation des matériaux modèles traités par dilatomètre de trempe.

· Etude des mécanismes de formation des différentes phases présentes dans les joints soudés.

· Mise en place d’une modélisation de l’évolution des fractions de phases en fonction de la chimie et du cycle thermique.

. Proposition d’un modèle physique et/ou d’un modèle hybride physique/empirique via l’IA permettant la prédiction de la microstructure des joints soudés ferritiques.

Le profil recherché est celui d’un ingénieur orienté « Science des Matériaux » à dominante Métallurgie. Les qualités attendues sont les suivantes :

– curiosité et attrait pour la démarche scientifique,

– intérêt pour la métallurgie aussi bien du point de vue expérimental que de la modélisation,

– autonomie et forte implication personnelle,

– bonne aptitude à la communication écrite et orale,

– capacité à travailler en équipe,

– capacité d’écoute et d’adaptation.

Le Doctorant sera basé principalement au laboratoire PHELMA de Grenoble (75%), et sera amené à se déplacer sur le site de Framatome la Défense (25%).

Spezialität: TAD - Mechanisches Engineering

Bildungsstufen (alle) Master/Diplom

Ort : Frankreich, Auvergne-Rhône-Alpes, Isère (38), La Défense

Reisen: 25%

Beschäftigungsniveau: Ingénieur & Cadre

Von der Verwaltung untersuchter Posten: Oui

Für die Ausfuhrkontrolle genehmigungspflichtiger Posten: Oui