Vers la cartographie 3D dorientations cristallines daubes de turbine par diffraction Laue pour la prédiction de la durée de vie
J-29
Doctorat Doctorat complet
Sciences pour l'Ingénieur
Ile-de-France
- Disciplines
- Autre (Sciences pour l'Ingénieur)
- Laboratoire
- Centre des Matériaux
- Institution d'accueil
- Ecole nationale supérieure des mines de Paris
Description
Cette thèse vise à mettre en place une caractérisation 3D des orientations cristalline incluant la présence dindications métallurgiques, des pièces de fonderie au cours de leur fabrication, en vue de lexploitation des données dans les modèles de calculs numériques pour obtenir une estimation précise de la tenue mécanique. Cela passera notamment par la définition de nouvelles stratégies dillumination de la pièce pour obtenir le signal de diffraction le plus pertinent possible. Ces données seront ensuite traitées dans un logiciel de reconstruction dédié qui permettra lextraction du volume 3D de lindication, ainsi que son orientation cristalline. Lobjectif est lintégration de lindication métallurgique 3D au sein du modèle éléments finis de la pièce qui permettra le calcul de la durée de vie. Pour cela, létude commencera sur des éprouvettes de géométrie simple, qui permettront la réalisation dessais mécanique indispensable à la compréhension des phénomènes. Ces résultats seront ensuite intégrés dans les modèles numériques de plasticité cristalline en vue de leur exploitation sur pièce complexe.Compétences requises
Profil type pour une thèse à MINES Paris: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, dinnovation et de communication. Qualités dadaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent. Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Bonnes connaissances en mécanique des matériaux et en mécanique numérique, appétence pour la caractérisation non destructive tridimensionnelle et la simulation non linéaire par éléments finis. Bonnes capacités de gestion de données multimodales et organisation dans le travail. Capacité à travailler en équipe et à mobiliser différentes compétences autour dun objectif ambitieux. Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant un curriculum vitae détaillé une copie de la carte didentité ou passeport une lettre de motivation/projet personnel des relevés de notes L3, M1, M2 2 lettres de recommandation les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation une attestation de niveau danglaisBibliographie
[1] Reed, R. C. (2008). The superalloys: fundamentals and applications. Cambridge university press.[2] Arnaud, A. (2020). Etude et développement d'un système de contrôle volumique de la qualité cristalline des aubes de turbines (Doctoral dissertation, Université Paris sciences et lettres).
[3] Aublet, A., Rambaudon, M., Nguyen, F., Ryckelynck, D., Remacha, C., Cariou, R., & Proudhon, H. (2022). Mechanical fatigue testing under thermal gradient and manufacturing variabilities in nickel-based superalloy parts with air-cooling holes. Experimental Mechanics, 62(7), 1079-1091.
[4] Ferhat, A. (2024, May). Méthode spectrale de représentation et d'appariement de nuds de deux maillages. In 16ème Colloque National en Calcul de Structures.
[9] Leroy, M. (2013). Étude de la nocivité d'un défaut de fonderie sur la durée de vie en fatigue à haute température d'une aube monocristalline, cas du joint de grains (Doctoral dissertation, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris).
[10] Cernatescu, I., Furrer, D. U., Seetharaman, V., LeVan, G. W., Pelliccione, C. J., Koch, R., ... & Almer, J. D. (2024, August). Non-destructive Volumetric Methods for Detection of Recrystallized (RX) Grains in Single-Crystal (SX) Aerospace Components. In International Symposium on Superalloys (pp. 525-534). Cham: Springer Nature Switzerland.
[11] Iwasaki, S., Kobayashi, D., Tateishi, T., Yokoyama, R., & Omote, K. (2024, June). Nondestructive Creep Damage Evaluation for Ni-Base Superalloys of Controlled Solidification by Laue Method and Effect of Sample Thickness. In Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air (Vol. 88032, p. V10BT24A002). American Society of Mechanical Engineers.
[12] Pan, C., Wang, Z., & Gao, X. (2025). Automated Orientation and Diffraction Intensity (AODI) Mapping on a Curved Surface. Crystals, 15(3), 200.
[13] Arnaud, A., Guediche, W., Remacha, C., Roméro, E., & Proudhon, H. (2020). A laboratory transmission diffraction Laue setup to evaluate single-crystal quality. Journal of Applied Crystallography, 53(4), 914-926.
[14] Arnaud, A., Sun, J., Bachmann, F., Esin, V., & Proudhon, H. (2025). 3D mosaicity of a single-crystal nickel-based superalloy by lab-based diffraction contrast tomography. Scripta Materialia, 257, 116463.
[5] F. Eberl, S. Forest, T. Wroblewski, G. Cailletaud and J.L. Lebrun, Finite element calculations of the lattice rotation field of a tensile loaded nickel base alloy multicrystal and comparison to topographical X-ray diffraction measurements, Metallurgical and Materials Transactions, vol. 33A, pp. 2825-2833, 2002.
[6] P.A. Sabnis, M. Mazière, S. Forest, N.K. Arakere and F. Ebrahimi, Effect of secondary orientation on notch-tip plasticity in superalloy single crystals, International Journal of Plasticity, vol. 28, pp. 102-123, 2012. doi:10.1016/j.ijplas.2011.06.003
[7] Bachmann, F., Bale, H., Gueninchault, N., Holzner, C., & Lauridsen, E. M. (2019). 3D grain reconstruction from laboratory diffraction contrast tomography. Applied Crystallography, 52(3), 643-651.
[8] Arnaud, A. (2020). Etude et développement d'un système de contrôle volumique de la qualité cristalline des aubes de turbines (Doctoral dissertation, Université Paris Sciences et Lettres préparé aux Mines Paris).
Mots clés
Tomographie X, diffraction Laue, jumeau numérique, simulation par éléments finis, durée de vieOffre financée
Dates
Date limite de candidature 31/07/25
Durée36 mois
Date de démarrage01/10/25
Date de création26/04/25
Langues
Niveau de français requisB2 (intermédiaire)
Niveau d'anglais requisB2 (intermédiaire)
Divers
Frais de scolarité annuels400 € / an
Contacts
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