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Apport de l’ingénierie du joint de grain dans la problématique fragilisation par l’hydrogène de nature inter-granulaire: Approche expérimentale et num

ABG-101462 Master internship 6 months 570€
2021-11-29
Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement
La Rochelle Nouvelle Aquitaine France
  • Engineering sciences
  • Materials science
  • Physics
matériaux, diffusion, hydrogène, percolation, piégeage, connectivités, joints de grains
2021-12-30

Employer organisation

Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement : LaSIE CNRS - Université de La Rochelle.
Les activités du laboratoire ont pour domaines applicatifs :

Durabilité et protection des matériaux sous contraintes environnementales,
Qualité des ambiances habitables,
Eco-procédés pour la qualité des produits et la valorisation énergétique des bio-ressources.

L’unité réunit un large spectre de compétences avec des approches intégrées depuis l’échelle atomique jusqu’au matériau, au bâti et son environnement à différentes échelles de temps et d’espace.
Elle établit un continuum du développement d’outils mathématiques aux applications et dépôts de brevets, en passant par des modèles et simulations numériques et expérimentales.

Description

Offre de stage + thèse.

Contrainte: ressortissants européens uniquement, car le projet est financé par la DGA.

Cadre du travail : Ce sujet s’inscrit dans le cadre du projet ADMIRHE (2021-2025) supporté par les armées américaines et française. L’étude se déroulera au sein du Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE) à l’Université de La Rochelle .

Contexte scientifique :
La fragilisation par l’hydrogène (FPH) est une cause importante de ruptures de pièces dans l’industrie. Ce phénomène, qui est associée à des processus multi-physiques, induit des conditions d’amorçage et de propagation de fissures fortement dépendantes de l’environnement. Le caractère souvent brutal des ruptures et les conséquences humaines et économiques pouvant en résulter ont été à l’origine de nombreuses études et publications sur ce thème depuis la première mise en évidence du phénomène, il y a plus d’un siècle. Contrairement à d’autres défauts comme les dislocations ou les lacunes, il apparaît clairement une méconnaissance du rôle joué par les joints de grains sur la diffusion et le piégeage de l’hydrogène. Dans le cas le plus général d’une structure polycristalline, le comportement moyen de l’agrégat (grains et joints de grains) et l’écart à ce dernier sont des éléments déterminant vis-à-vis des processus de diffusion et de piégeage, conditionnant en partie la durabilité du matériau. Cette étape de transition d’échelles d’espace comme de temps, très souvent négligée, peut avoir des conséquences importantes sur la mesure de grandeurs telles que le coefficient de diffusion ou encore des énergies de piégeage.
Nous proposons d’utiliser les techniques les mieux adaptées à l’heure actuelle et développées au sein de notre laboratoire que sont les essais de perméation électrochimique (EP) et de thermo-désorption (TDS) afin de caractériser les mécanismes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène au voisinage des joints de grain sur du nickel. Une attention particulière sera portée sur la nature des joints de grain et leur connectivité. Pour cela dans le cadre d’une approche « ingénierie du joints de grain », nous travaillerons sur des bicristaux et des polycristaux de tailles de grains différentes et de distributions de joints de grains multiples. En parallèle, nous procéderons au développement de codes d’éléments finis robustes et de moyens de calculs plus efficaces permettant de déterminer l’impact des multiples couplages (contrainte, défaut cristallin, …) sur la diffusion de l’hydrogène dans les agrégats polycristallins.
L’objectif de cette étude est caractériser l’influence des joints de grains sur les mécanismes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène dans le nickel par simulations numériques et par le biais d’expériences existante au sein du laboratoire. L’impact de cette analyse sur l’endommagement inter-granulaire sera discuté.

Profile

Profil du-de la candidat-e: master sciences et génie des matériaux et/ ou école d’ingénieur mécanique et matériaux avec de solides connaissances en physique et un goût prononcé pour l'experimentation et la simulation. Le ou La stagiaire devra maîtriser l’anglais.

 

Starting date

2022-02-01
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