PhD-1. Multi-scale microstructural characterization of refractory materials​ by electron microscopy and identification of their deformation mechanisms​

THEFRAMIC (THErmal shock resistance of reFRActory ceramics, MICrostructure design and MICromechanical behaviour) est un projet multipartenaire impliquant des laboratoires de recherche et des industriels, visant à optimiser la conception des microstructures des céramiques. Face aux enjeux d'efficacité énergétique et de réduction des émissions de CO2, THEFRAMIC propose une approche innovante combinant caractérisation avancée et modélisation prédictive pour développer une nouvelle génération de matériaux réfractaires dans des secteurs tels que l'acier, le ciment ou l'aéronautique. Les matériaux multiphasés magnésie/spinelle et magnésie/hercynite présentent des caractéristiques uniques dues à des interfaces matrice/granulats complexes. En effet, le rôle de la microfissuration multi-échelle contrôlée dans la microstructure est intéressant dans l'objectif d'améliorer la résistance aux chocs thermiques. THEFRAMIC s'appuie sur des thématiques de recherche complémentaires : caractérisations fines par diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD), caractérisation in situ à haute température (techniques avancées de diffraction des rayons X synchrotron et de corrélation d'images numériques), caractérisation macroscopique des propriétés thermomécaniques et modélisation multi-échelle intégrant des simulations par éléments discrets combinées à des algorithmes d'intelligence artificielle pour prédire la durée de vie des matériaux réfractaires en conditions de service. THEFRAMIC est étroitement lié au projet ANR franco-autrichien NanOX-ML, pour l'évolution des nanostructures dans les matériaux oxydes à haute température étudiée par diffusion avancée des rayons X et analyse de données basée sur l'apprentissage automatique. Il offre une opportunité unique de travailler en milieu académique et industriel.

Objectifs de cette thèse-1 : Comprendre, dans le cas des matériaux céramiques réfractaires, dans quelle mesure la résistance aux chocs thermiques peut être optimisée par la microstructure. Les défauts structuraux (dislocations, maclages, microfissures, etc.) associés aux processus de transition de phase et à l'anisotropie de dilatation thermique lors de leur fabrication seront identifiés à partir d'observations réalisées par microscopie électronique et analyses EBSD. Leur impact sur le comportement à la fissuration sera étudié à l'aide des champs de microdéformations obtenus lors d'essais mécaniques en microscopie électronique à balayage.

Implanté en région Nouvelle Aquitaine, à Limoges, ville berceau de l’industrie de la céramique en France, le centre de recherche scientifique établit aujourd’hui le lien entre tradition et modernité en innovant dans le développement de céramiques de très hautes technologies répondant aux nouveaux enjeux industriels et sociétaux (énergie, technologie de l’information et de la communication, santé, écomatériaux…). L’IRCER regroupe sur 8500m², dans un bâtiment unique nommé « Centre Européen de la Céramique », l’ensemble de son personnel (200 membres) et de ses équipements.

Reconnu à l’international, l’institut associe des équipes de chercheurs CNRS et d’enseignants-chercheurs de l’Université de Limoges, en chimie, physique et mécanique des matériaux base-céramiques, et en physique des procédés plasmas, ainsi que des ingénieurs, techniciens et personnels administratifs.

Master ou diplôme équivalent (Bac+5) en science des matériaux, génie des matériaux, physique de la matière condensée, mécanique à l’état solide ou autres domaines étroitement liés. Il/elle acquiert la capacité de travailler de façon autonome, de planifier et d’exécuter des tâches complexes. Elle devra faire partie d’un grand groupe de recherche multidisciplinaire et international. Les connaissances de base en cristallographie sont obligatoires. Expériences supplémentaires sur le comportement mécanique des céramiques, approches expérimentales de la caractérisation des microstructures et mesure des champs de déformation par corrélation d’image numérique. Excellentes compétences en communication (écrite et orale) en anglais sont requises.

Le doctorant sera employé par le CNRS en France et sera installé au laboratoire de l’IRCER à Limoges et à l’Institut Pprime à Poitiers. Ce poste sera disponible à partir d’octobre 2025 et il est offert sur un contrat à durée déterminée de 36 mois.