CIRIMAT (INPT – ENSIACET Toulouse)

14 avril 2014
CIRIMAT/UMR CNRS 5085
(INPT – ENSIACET Toulouse)
recherche un candidat pour une thèse MESR
(financement acquis) dans le domaine de la corrosion
/ corrosion sous contrainte des alliages d’aluminium
intitulée
Etude et modélisation avancées des mécanismes
d’endommagement en corrosion sous contrainte de
l’alliage d’aluminium 2024
Study and modelling of the corrosion mechanisms
and stress corrosion cracking mechanisms for the
2024 aluminium alloy
Les candidatures (CV + lettre de motivation) sont à adresser avant le mercredi
14 mai 2014 à :
Christine Blanc – 05 34 32 34 07 – [email protected]
Avec une copie à Lydia Laffont – 05 34 32 34 37 – [email protected]
CIRIMAT – INPT
Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologiques
4 allée Emile Monso BP 44362
31030 TOULOUSE Cedex 4
Contexte et présentation de la thèse
Le sujet proposé concerne le développement d’outils prédictifs de la durée de vie de pièces de
structures exposées à des environnements aqueux susceptibles de générer un endommagement par
corrosion localisée. Les dernières thèses menées au CIRIMAT sur cette thématique ont permis de
générer des avancées scientifiques significatives pour ce qui concerne la compréhension des
mécanismes de corrosion des alliages d’aluminium. De tels résultats avaient été exploités, dans le
cadre d’une thèse précédente, pour initier une approche prédictive de la durée de vie des pièces de
structure en alliage d’aluminium et des premières lois de propagation de défauts de corrosion
intergranulaire ont été proposées pour l’alliage 2024. Toutefois, l’expérience acquise montre qu’une
étude plus amont est nécessaire pour progresser dans cette voie. Effectivement, l’amorçage et la
propagation des défauts de corrosion sont fortement liés à l’état microstructural des pièces
considérées ; à ce sujet, les données sont aujourd’hui nombreuses mais encore insuffisantes pour
alimenter un modèle de propagation de défauts de corrosion respectant les différentes échelles
impliquées dans ces phénomènes d’endommagement. Par ailleurs, les phénomènes de corrosion euxmêmes induisent, à l’échelle du défaut, des évolutions de l’état microstructural et de l’état de
contrainte qu’il est impératif de considérer pour modéliser les étapes de propagation ultérieures. Il
s’agit de couplages forts pour lesquels la corrosion influence l’état microstructural et l’état de
contrainte, la réciproque étant vraie. Actuellement, il n’existe que très peu de données pour ce qui
concerne l’effet de la corrosion sur l’état microstructural et l’état de contrainte en pointe de défauts.
L’acquisition de ces données repose sur une étude amont dans laquelle des microstructures modèles
seront synthétisées pour étudier ces couplages forts. L’étude s’appuiera donc sur une approche multiéchelle des processus de corrosion, en combinant mesures électrochimiques et caractérisations des
défauts de corrosion, des états microstructuraux et des états de contrainte. Le projet proposé s’inscrit
dans une dynamique de collaboration avec EADS Suresnes. La thèse sera menée en parallèle d’un
projet ANR impliquant EADS Group et l’Université de Bourgogne si le projet ANR est
accepté (projet ayant déjà passé la 1ère phase de sélection).
Cinq tâches peuvent être définies correspondant aux cinq temps forts de la thèse :
- Tâche 1 : étude bibliographique, premières caractérisations du matériau de l’étude et identification
des échelles critiques.
- Tâche 2 : Caractérisation des gradients d’états microstructuraux en pointe de défauts de corrosion sur
la base de l’analyse de défauts de corrosion représentatifs de ceux générés en service
- Tâche 3 : synthèse de matériaux modèles présentant des microstructures représentatives de celles
observées en pointe de défauts de corrosion et caractérisation de leurs microstructures, de leurs
propriétés mécaniques et de leurs comportements en corrosion.
- Tâche 4 : mise en regard des résultats obtenus dans les tâches précédentes pour évaluer leur
applicabilité au développement d’outils prédictifs de la durée de vie des structures exposées à des
environnements agressifs.
- Tâche 5 : rédaction du manuscrit de thèse et soutenance.
Mots clés : corrosion sous contrainte, alliages d’aluminium, lois d’endommagement
CONTACTS :
CIRIMAT : Christine BLANC – [email protected] – 05 34 32 34 07
Lydia Laffont – [email protected] – 05 34 32 34 37
.
Début de la thèse : 01 septembre 2014
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.
Rémunération: environ 1300 euros net / mois (bourse MESR) – Possibilités de vacations
PhD Thesis
This PhD concerns the development of a scientific approach to predict the lifetime for aircraft
structural parts exposed to corrosive media leading to localized corrosion. PhD theses
performed in CIRIMAT allowed significant scientific advances to be generated concerning
the understanding of the corrosion mechanisms for aluminium alloys. The results were used to
initiate a first prediction approach for the lifetime of aircraft structural parts and propagation
laws were proposed concerning intergranular corrosion defects for the 2024 aluminium alloy.
However, additional data are required to be able to propose reliable propagation laws. Indeed,
the corrosion initiation and propagation steps are correlated to the microstructural state of the
structural parts; numerous data can be found in the literature on that topic but they are not
sufficient to take into account the corrosion processes occurring at various scales in the
propagation model. Moreover, the corrosion phenomena themselves lead, at the corrosion
defect scale, to microstructural evolution and modification of the local stress state; these
evolutions have to be taken into account in the propagation steps of the corrosion defect.
Therefore, the PhD thesis is focused on strong coupling effects; corrosion phenomena modify
the microstructural and stress states while the corrosion processes strongly depended on the
local microstructural and stress states. For the moment, only very few data can be found
concerning the influence of the corrosion processes on the microstructural and stress states at
the tip of the corrosion defects. To generate these data, it is necessary to perform a study
based on the analysis of model microstructures representative of the microstructure at the tip
of the corrosion defects. The PhD thesis will be focused on a multiscale approach of the
corrosion processes. Both electrochemical measurements and characterizations of the
corrosion defects, of the microstructural and stress states using various analytical techniques
(TEM, STEM, EELS, AFM, KFM…) will be performed. This study will be carried out in the
framework of a collaboration with EADS Suresnes. It could be also performed in the
framework of a project financially supported by the ANR (National Agency for Research) in
collaboration with EADS Group and the University of Bourgogne.
Five tasks can be identified:
- Task 1: study of the literature, preliminary characterizations of the material and
identification of the critical scales for the study.
- Task 2: Characterization of the gradients for the microstructural states at the tip of the
corrosion defects
- Task 3: preparation of model materials representative of the microstructure observed at the
tip of the corrosion defects and characterization of their microstructure, mechanical properties
and corrosion behaviour
- Task 4: identification of the first order parameters to introduce into the propagation laws
- Task 5: PhD thesis manuscript and defense.
Keywords : stress corrosion cracking, aluminium alloys, propagation laws
PhD supervisors:
Christine Blanc – 05 34 32 34 07 – [email protected]
Lydia Laffont – 05 34 32 34 37 – [email protected]
Beginning: 1st september 2014
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).
Salary: 1300 euros cash / month (MESR) – Possibility to have a teaching activity (additional salary).