Mécanismes de fragilisation d’alliages Cu-Zn par l’eutectique Ga-In

UMET - PIMM - MSSMAT

Personnes à contacter par le candidat

Ingrid PRORIOL SERRE
ingrid.proriol-serre@univ-lille.fr

DATE DE DÉBUT SOUHAITÉ

01/10/2019

DATE LIMITE DE CANDIDATURE

30/09/2022

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La fragilisation par les métaux liquides (FML) correspond à la perte totale ou partielle de la ductilité d’alliages métalliques en présence de métal liquide et ainsi d’un endommagement précoce de structures ou matériaux. Des cas de FML pour les alliages métalliques en contact avec des métaux liquides sont à prendre en compte dans la sureté des installations utilisant les métaux liquides (réacteurs nucléaires, solaire thermique haute température, …) ou lors de la galvanisation des aciers ou lors du soudage.
Deux phénomènes peuvent expliquer la FML : le plus connu, un mouillage spontané au niveau des joints de grains, le second requiert une déformation plastique en présence de métal liquide. C’est ce dernier cas concernant à priori tout alliage métallique en présence d’un métal liquide qui fait l’objet de la thèse proposée.
L’objectif de la thèse est d’étudier et de comprendre l’apparition de la FML pour différents laitons (alliages Cu-Zn avec différents pourcentages de zinc) en présence de l’eutectique Ga-In, notamment aux échelles macroscopique, mésoscopique, et microscopique. On mènera une quantification du phénomène notamment en terme de diminution de facteur d’intensité de contrainte critique.
Les conditions de FML pour les matériaux considérés seront étudiées par des essais mécaniques à l’air et en métal liquide et l’analyse des faciès de rupture et des chemins de fissuration. Différents paramètres pourront être étudiés : microstructure, vitesse de déformation, et conditions d’interface laitons / alliages métalliques, qui seront analysées (mesure de mouillage, ToF-SIMS …). Les mesures mécaniques devront permettre de déterminer les facteurs d’intensité de contrainte critique pour la rupture dans les cas fragilisants à partir d’essais in-situ en MEB à une échelle mésoscopique mais aussi au niveau des joints de grains.

Cette étude se fera dans le cadre de l’ANR GauguIn (Fragilisation par les métaux liquides : phénomènes et prédiction – appliquée au système alliages de Cuivre / Ga-In) dont l’objet est de déterminer une méthodologie sur un système modèle pouvant prédire les conditions de propagation d’une rupture fragile en présence de métal liquide.

La thèse aura lieu au sein de trois laboratoires : Unité Matériaux et Transformations (UMET – Univ. Lille), Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux (PIMM-Paris), et Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures et Matériaux (MSSMAT-Saclay). La première partie de thèse sera effectuée à l’UMET.

Ce travail de thèse s’adresse à une personne ayant une formation en sciences des matériaux. Une connaissance en physicochimie et/ou en mécanique sera appréciable et nécessaire. La personne devra avoir des aptitudes et la volonté à mener un travail expérimental sans pour autant s’exclure de mener des calculs de simulation mécanique. Un travail en interaction avec les différents laboratoires participant à l’ANR, un autre thésard et un post-doc sera effectué.