Mécanismes de vieillissement des fontes pour applications ferroviaires de freinage : vers le développement d’une formulation optimisée

La société ALSTOM IBRE est spécialisée dans la production de disques de frein destinés au secteur ferroviaire. Le choix du matériau constituant ces disques dépend du niveau de sollicitations thermomécaniques générées par la friction entre le disque et la garniture. Pour les applications de type métro ou TER, la fonte est généralement privilégiée. Cependant, pour des applications soumises à des conditions plus exigeantes, il devient nécessaire d’améliorer les performances de la fonte utilisée afin de répondre à ces contraintes accrues. Dans cette optique, l’enjeu consiste à renforcer la résistance de la fonte à l’usure et à prolonger sa durée de vie, tout en respectant les exigences environnementales liées à la réduction des émissions de particules.

Le laboratoire UMET (Unité Matériaux et Transformations UMR CNRS 8207) dispose d’une expertise en élaboration de matériaux métalliques, notamment par voie fonderie, avec l’étude du lien entre formulation, microstructure et propriétés. Le laboratoire LaMcube (Laboratoire de Mécanique, Multiphysique, Multiéchelle UMR CNRS 9013) est reconnu dans l’étude des contacts en frottement sec fortement dissipatif tel que le freinage. Le consortium ainsi constitué a pour objectif au travers d’une thèse CIFRE de développer une fonte aux performances améliorées.

Le présent projet a pour objectif au travers d’un stage de master puis d’une thèse CIFRE de développer une fonte aux performances améliorées. Le stage de master est dédié à l’analyse de 4 fontes existantes et à la proposition de recommandations, la thèse sera consacrée à l’élaboration par fonderie de nouvelles formulations de fontes ainsi qu’à leur caractérisation et l’étude de leur performances en configuration freinage.

Objectifs du stage de Master :  

• Etude bibliographique sur les fontes grises, la fatigue sous contraintes thermiques, la fissuration des disques de frein
• Travail sur les 4 fontes existantes :
  • Analyse de la microstructure
  • Mesure des propriétés thermo physiques
  • Caractérisation du comportement mécanique
• Expertise sur un disque fissuré (microstructure et dureté)
• Analyse des paramètres pertinents et recommandations pour l’amélioration de la fonte

La personne recherchée, en dernière année de master ou d’école d’ingénieur, possède une solide formation en science des matériaux et une appétence pour les travaux expérimentaux. Elle sait travailler en équipe et gérer un projet multipartenaire. De bonnes connaissances en métallurgie (relations microstructure–propriétés–procédés) et en fonderie seront appréciées.