CIRIMAT (INPT – ENSIACET Toulouse)

29 juillet 2016
CIRIMAT/UMR CNRS 5085
(INPT – ENSIACET Toulouse)
et la société LEONI
recherchent un candidat pour une thèse CIFRE
dans le domaine de la corrosion/fatigue-corrosion
des alliages d’aluminium
intitulée
Caractérisation du comportement en corrosion et
fatigue-corrosion d’alliages d’aluminium pour
applications électriques automobiles
Study of the corrosion and fatigue-corrosion
behaviour of aluminium alloys for automotive wiring
harnesses
Les candidatures (CV + lettre de motivation) sont à adresser avant le vendredi
16 septembre 2016 à :
Christine Blanc – 05 34 32 34 07 – [email protected]
Adrien Laurino – 01 30 85 30 49/06 03 64 01 63 – [email protected]
CIRIMAT – INPT
Contexte et présentation de la thèse
Au regard des contraintes environnementales, comme la réduction des émissions de gaz à effet de
serre, qui apparaissent comme des enjeux majeurs pour les pays industriels, les constructeurs du
secteur automobile ont cherché à réduire le poids, et par là même, la consommation des automobiles.
Par ailleurs, les enjeux économiques du secteur automobile ont rendu attractifs d’autres métaux plus
légers et plus avantageux en termes de coût de matière première, tels l’aluminium et ses alliages. C’est
dans ce contexte que la Société LEONI, fournisseur mondial et reconnu dans le domaine des faisceaux
électriques automobiles, a choisi de substituer certains câbles en cuivre par des câbles en alliages
d’aluminium pour réduire le poids de ses faisceaux électriques. Leoni a donc démarré, en 2009, un
vaste programme de développement technologique dans lequel se sont déjà inscrites deux thèses. Les
travaux réalisés dans ce cadre ont permis de générer des avancées scientifiques conséquentes pour ce
qui concerne le choix des alliages d’aluminium pour ce type d’applications, en considérant en
particulier les problématiques de comportement en corrosion et fatigue-corrosion, particulièrement
fortes du fait des sollicitations en service des câbles électriques. Les nuances 6101 et 1370 ont été
particulièrement étudiées avec un effort porté sur les corrélations microstructure-corrosion, depuis
l’échelle du fil constitutif du câblage jusqu’à l’échelle du faisceau électrique.
Devant l’intérêt évident de cette substitution du cuivre par des alliages d’aluminium, il apparaît
indispensable aujourd’hui d’approfondir ces recherches en travaillant sur des alliages d’aluminium
dont les propriétés électriques seraient optimisées. Cela suppose une optimisation métallurgique des
nuances déjà étudiées et prometteuses. Cette étude sera menée dans le cadre d’une collaboration
quadripartite avec d’une part les encadrants de la thèse CIFRE dont il est question ici, le CIRIMAT et
LEONI, et d’autre part une Université du Colorado (USA) et la société FORD (USA). Les partenaires
universitaires américains disposent de tous les moyens nécessaires pour fournir des nuances d’alliages
d’aluminium modifiées ainsi que des produits – fils, câbles – obtenus en contrôlant parfaitement les
différentes étapes du procédé de mise en forme. En collaboration avec FORD, ils travailleront sur
l’optimisation des propriétés électriques des nouvelles nuances d’alliages d’aluminium et des
nouveaux produits. En parallèle, la thèse conduite au CIRIMAT aura pour objectif d’étudier le
comportement en corrosion et en fatigue-corrosion de ces nouvelles nuances et nouveaux produits : il
s’agira donc d’étudier les couplages microstructure/corrosion/fatigue-corrosion en considérant en plus
les différentes étapes du procédé de mise en forme des fils constitutifs d’un câble électrique.
Cinq tâches peuvent être définies correspondant aux cinq temps forts de la thèse :
- Tâche 1 : étude bibliographique
- Tâche 2 : caractérisation des microstructures correspondant aux premières nuances d’alliages
d’aluminium optimisées pour les différentes étapes du procédé de mise en forme des fils.
- Tâche 3 : étude du comportement en corrosion de ces nuances en relation avec leurs microstructures
- Tâche 4 : étude du comportement en fatigue-corrosion de ces nuances.
- Tâche 5 : rédaction du manuscrit de thèse et soutenance.
Les tâches 2 à 4 devraient permettre au cours de la thèse d’optimiser la composition des alliages
d’aluminium et les étapes du procédé de mise en forme des fils.
Mots clés : alliages d’aluminium, microstructure, procédés de mise en forme, corrosion, fatiguecorrosion
CONTACTS :
Christine BLANC – [email protected] – 05 34 32 34 07
Adrien LAURINO – [email protected] – 01 30 85 30 49
Début de la thèse : 01 février 2017
Profil du candidat : le candidat devra posséder de solides connaissances dans le domaine des matériaux
métalliques. Une expérience, même succincte, dans le domaine de la corrosion sera un plus. Il devra
également avoir un goût prononcé pour l’expérimentation et le travail en équipe.
Lieu : laboratoire du CIRIMAT/ENSIACET à Toulouse (85%) – LEONI à Montigny Le Bretonneux
(15%)
PhD Thesis
In the automotive industry, copper is largely used for wiring harnesses, in particular because it
combines good electrical properties and corrosion behaviour which allows the wiring harnesses to
resist to severe corrosive environments. Considering the need to reduce the weight of cars in the
context of the rarefaction of fossil fuels and the reduction of greenhouse gas emissions, automotive
manufacturers proposed to substitute copper by aluminium alloys to reduce both the cost and weight
of wiring harnesses. In this framework, LEONI initiated in 2009 a large technological development
program to provide technical skills and scientific knowledge on the durability in automotive harness
environment of these new products. Two PhD thesis were carried out and the results obtained allowed
to identify promising aluminium alloys taking into account the corrosion and fatigue-corrosion
behavior of the materials due to automotive environment. Two alloys, i.e. AA 6101 and AA 1370,
were largely investigated with a detailed study of the microstructure-corrosion coupling.
Due to the increased interest given to the substitution of copper by aluminium alloys, additional work
is required today to optimize the electrical properties of the pre-selected aluminium alloys. This could
be done by means of a metallurgical optimization of the pre-selected aluminium alloys. This study will
be performed in the framework of a four partners collaboration with, on one hand the supervisors of
this thesis, i.e. the CIRIMAT and LEONI, and, on the other hand, a Colorado (USA) University and
FORD (USA). American university partners will provide optimized aluminium alloys and new strands
arms and wires for which the manufacturing process will be controlled. In collaboration with FORD,
they will work on the optimization of the electrical properties of these new alloys and new products
(strands and wires). The PhD performed in collaboration between CIRIMAT and LEONI will be
focused on the study of the corrosion and fatigue-corrosion behavior of these new alloys and products.
The coupling microstructure-corrosion-fatigue-corrosion will be investigated taking into account the
different steps of the manufacturing process concerning the strands and wires.
Five tasks can be identified:
- Task 1: study of the literature
- Task 2: Characterization of the microstructures of the optimized alloys and products (strands and
wires)
- Task 3: corrosion behaviour taking into account the microstructures
- Task 4: fatigue-corrosion behaviour taking into account the microstructures
- Task 5: PhD thesis manuscript and defense.
Tasks 2 to 4 are expected to lead to an optimization of the composition of the aluminium alloys and of
the manufacturing process for the strands and wires.
Keywords : aluminium alloys, microstructure, manufacturing process, corrosion, fatigue-corrosion
PhD supervisors:
Christine BLANC – 05 34 32 34 07 – [email protected]
Adrien LAURINO – 01 30 85 30 49 – [email protected]
Beginning: 1st february 2017
To apply : Applicants must have a significant knowledge concerning material sciences. Knowledge
concerning corrosion of metallic materials will be an advantage. The PhD thesis corresponds to an
experimental work.
Laboratory : laboratoire du CIRIMAT/ENSIACET in Toulouse, France (85%) and LEONI in Montigny
le Bretonneux, France (15%)