Influence de la rhéologie des surfaces d’aciers sur l’endommagement des revêtements sous-vide JVD et des revêtements galvanisés alliés avec Al et Mg

2 Post-Doc, 24 mois rémunération brute mensuelle env. 2700 €

Centre des Matériaux Mines ParisTech Evry / ArcelorMittal Research Maizières

Personnes à contacter par le candidat

marie-helene.berger@mines-paristech.fr
samuel.forest@mines-paristech.fr

DATE DE DÉBUT SOUHAITÉ

15/12/2021

DATE LIMITE DE CANDIDATURE

15/10/2021

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Contexte :

L’industrie automobile est à la recherche de tôles d’acier de plus faibles masses mais offrant les mêmes propriétés mécaniques à la fois de mise en forme et de résistance des pièces embouties. Ces aciers, bien plus minces que leurs prédécesseurs, permettent d’obtenir l’allègement des véhicules, source de réduction des consommations de carburant, et donc de réduction des émissions de CO2 dans le cas des moteurs à combustion, et source d’une moindre consommation d’énergie dans le cas des véhicules électriques. Ces nouveaux aciers ne sont plus constitués que de ferrite mais peuvent contenir à la fois des phases très ductiles, comme de l’austénite stabilisée à basse température, et des phases de résistance comme la martensite. La stabilisation de ces microstructures, permettant l’amincissement, s’obtient en alliant l’acier avec des éléments d’addition, dont beaucoup sont bien plus oxydables que le fer (Mn, Si, Al,…).

Le développement de ces aciers modifie de deux manières la problématique de leur protection contre la corrosion. :

  • d’une part, comme les aciers deviennent plus minces, le besoin d’une protection contre la corrosion devient plus criant,
  • d’autre part, comme ces aciers sont fortement alliés avec des éléments oxydables, les techniques classiques de dépôt de revêtement, comme la galvanisation à chaud en continu, très adaptées sur des surfaces d’acier métalliques, peuvent devenir inadéquates.

Pour répondre à ces besoins, ArcelorMittal (AM) développe deux nouvelles technologies de revêtements :

  • une technologie consiste à allier les bains de Zn via des procédés de galvanisation avec des quantités augmentées de Al et Mg pour renforcer les tenues à la corrosion ; le gain peut être tel que les épaisseurs de revêtements peuvent être drastiquement réduites tout en offrant la résistance à la corrosion souhaitée ; la protection contre la corrosion de ces aciers minces est alors à la fois renforcée et obtenue de manière plus économe en ressources
  • une seconde technologie permet le dépôt de revêtement sur des surfaces d’acier oxydées grâce à un procédé de dépôt sous vide (JVD : Jet Vapour Deposition) effectué après une préparation adéquate de la surface d’acier oxydée ; ce procédé est appelé à remplacer le procédé classique de galvanisation quand les aciers sont particulièrement alliés ; ce procédé garantit en outre l’absence d’hydrogène dissous dans l’acier le rendant ainsi insensible à la rupture différée.

Collaboration MINES Paris et ArcelorMittal :

Le développement de ces nouvelles technologies demande une bonne compréhension des lois régissant la rhéologie de ces nouveaux revêtements lors des opérations de mises en forme. Les revêtements alliés avec Al et Mg stabilisent des phases fragiles, peu déformables, risquant de se fissurer et de s’écailler lors de la déformation, faisant ainsi disparaître le bénéfice d’une meilleure résistance à la corrosion. Les revêtements sous vide peuvent laisser subsister des porosités le long de l’interface acier/revêtement qui peuvent être responsables d’écaillage du revêtement.

La collaboration entre ArcelorMittal et MINES de Paris vise à combler le manque de connaissances des mécanismes régissant la mise en forme de ces nouveaux revêtements à l’échelle de la microstructure et en relation avec les paramètres des procédés. On prévoit ainsi de conduire deux sujets de post-doctorat, dont les descriptions sont jointes à cette annonce, l’un centré sur le comportement mécanique des revêtements de galvanisation alliés à Al et Mg et l’autre centré sur le comportement mécanique des revêtements obtenus par JVD.