Stage de Master M2

Contexte
Prédire la durée de vie en fatigue d’une pièce reste un défi au vu de la variabilité des paramètres
du procédé d’élaboration et de la composition chimique de l’alliage pour une même nuance
industrielle. Dans le cas des alliages d’aluminium issus du recyclage, du fait de la forte affinité
de l’aluminium pour le fer, l’alliage contient inévitablement du fer sous forme
d’intermétalliques (Li et al., 2022). Ces intermétalliques au fer étant réputés fragiles, la teneur
maximale en fer autorisée est limitée à une valeur qui dépend des performances visées, ce qui
limite les débouchés pour l’aluminium issu du recyclage (Kotadia et al., 2025). Une meilleure
compréhension de l’influence d’une variation de la teneur en fer sur la microstructure et les
propriétés est indispensable d’une part à la prédiction des propriétés mécaniques des alliages
d’aluminium recyclé et d’autre part à un choix plus éclairé de la teneur maximale en fer
admissible.
Dans le cadre d’une application industrielle telle que le soudage par TIG d’un alliage 6061 avec
un métal d’apport en 4043, des essais de fatigue en traction / torsion réalisés au LaMcube
(Thibault, 2026) ont montré l’importance de la zone fondue et des hétérogénéités locales de la
soudure dans l’amorçage de l’endommagement. L’alliage 4043 contient du silicium (Si) en tant
qu’élément d’alliage majeur (4,5-6%m) et a un taux de fer limité à 0,6%m. L’influence du fer
en soudage est complexe. Associé à une augmentation de la porosité, il peut diminuer les
performances mécaniques de la pièce soudée mais sa présence favoriserait une meilleure
résistance à la fissuration à chaud lors du soudage (Coniglio and Cross, 2008; Lu and Dahle,
2005).
L’objectif du stage est de mieux comprendre le rôle de la teneur en fer sur la formation des
pores et des phases intermétalliques lors de la solidification pour pouvoir ensuite étudier
l’influence des microstructures obtenues sur les propriétés mécaniques dans le cadre d’un projet
ANR-DFG en cours de dépôt entre le LaMcube et le BAM.
Missions du stage:
– mettre au point le protocole de fusion et solidification par moulage de l’alliage 4043 en
utilisant les dispositifs disponibles : four de fusion, dégazage à l’azote, coulée dans un
moule, thermocouple. Dans un premier temps il s’agit de déterminer les paramètres de
procédé à utiliser pour obtenir une microstructure avec des intermétalliques visibles en
tomographie et un taux de porosité raisonnable
– réaliser des barreaux de composition contrôlée de 4043 avec différentes (5) teneurs en
fer.
– caractériser en 3D par microtomographie aux rayons X :
o la population de défauts des barreaux obtenus (tomographie aux rayons X de
laboratoire, LaMcube)
o les phases formées : intermétalliques au fer et silicium eutectique (tomographie
aux rayons X synchrotron, BAM Berlin)
o le comportement en traction monotone
– caractériser en 2D les microstructures et les phases formées par analyses au microscope
optique et au microscope électronique à balayage