Soutenance de thèse de Ayyoub DZIRI

doctorant à l'Institut Clément Ader UMR CNRS 5312 site d'Albi et Centre des matériaux Mines Paris

Génie mécanique, mécanique des matériaux

sur "Étude du comportement micromécanique du titane enrichi en oxygène : dialogue expérimental et numérique"

jeudi 24 septembre à 14h00

Amphi 1 - IMT Mines Albi

_{sous réserve de l'autorisation de soutenance}

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Composition du jury

    •   M. Damien TEXIER : Chargé de recherche CNRS, IMT Mines Albi - Directeur de thèse
    •   M. Samuel FOREST : Directeur de recherche CNRS, Mines Paris - Université PSL - Co-directeur de thèse
    •   M. Kais AMMAR : Maître de conférences Mines Paris - Université PSL - Co-encadrant de thèse
    •   M. Alex MONTAGNE : Professeur Université Polytechnique Hauts-de-France - Examinateur
    •   M. Samuel HÉMERY : Associate Professor École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique - Examinateur
    •   Mme Aurelie VANDE PUT : Maître de conférences Université de Toulouse - Toulouse INP - Examinatrice
    •   M. Lionel GERMAIN : Professeur des universités Université de Lorraine - Rapporteur
    •   M. Guillaume KERMOUCHE : Professeur Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint Etienne - Rapporteur

Résumé

Le titane et ses alliages jouent un rôle déterminant dans les industries aéronautique, médicale et nucléaire grâce à leur alliance exceptionnelle de résistance mécanique, de légèreté et de résistance à la corrosion. Malgré tous ces qualités, les alliages de titane subissent une dégradation prématurée sous oxydation modérée, altérant la fiabilité des composants critiques en service thermomécanique. Cette détérioration provient de la diffusion d'oxygène créant des gr dients complexes et des transformations microstructurales locales. Dès 3 % at. d'oxygène, le matériau passe d'un comportement ductile à fragile, favorisant la fissuration prématurée dans la couche enrichie sous chargement. Face aux impératifs écologiques et économiques poussant à substituer les superalliages à base de nickel par des alliages de titane, notamment en aéronautique pour réduire coûts et empreinte carbone, il est crucial d'élucider l'impact des gradients d'oxygène sur le comportement mécanique du titane. Cette compréhension permet d'établir le lien entre mécanismes locaux et propriétés macroscopiques, particulièrement sous pré-oxydation et sollicitations thermomécaniques. Cette thèse vise à approfondir la compréhension de la répartition hétérogène d’ox gène à l’échelle de la microstructure et de la zone enrichie en oxygène. Pour ce faire, les gradients de concentration en oxygène sont précisément caractér sés à l'aide de techniques avancées comme l'EPMA et la HR-μLIBS (profils et cartographies). L’analyse croisée de donnée d’orientation de grains et de distr bution d’oxygène a permis de mettre en avant la distribution anisotrope et hétérogène d’oxygène à l’échelle de la microstructure. L'impact de cette distribution hétérogène d’oxygène sur les propriétés mécaniques locales du titane commercialement pur (CP-Ti) a été étudié, en mesurant la dureté et le module réduit par nanoindentation à haute résolution. L’analyse multimodale a permis d’établir une évolution de la dureté et du module réduit en fonction de l’angle de décl naison et de la teneur en oxygène. L’anisotropie du titane accrue avec la teneur en oxygène a ainsi pu être démontrée. Par ailleurs, cette recherche explore les mécanismes de déformation et d'endommagement du titane pré-oxydé en adoptant une approche intégrée combinant deux approches complémentaires : (1) expérimentale par compression de micro-piliers, et (2) numérique par le développement de modèles élasto-viscoplastiques sur des agrégats 3D, capables de prédire le comportement mécanique du titane pré-oxydé . Cette approche numérique intègre de manière cohérente les effets des gradients de concentr tion et des caractéristiques microstructurales. Ces modèles permettent de simuler la réponse mécanique élastique et plastique du titane pré-oxydé, offrant ainsi une compréhension globale et prédictive des comportements mécaniques dans des conditions réelles d'utilisation.