Campagne Doctorat international 2015 Volet : Partenariats renforcés «Laboratoires internationaux» Proposition du porteur du laboratoire international

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Romain Durand
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2 Le dossier est à déposer en ligne au plus tard le 21 juin 2015 A. INFORMATIONS GENERALES / GENERAL INFORMATION Laboratoire international / International laboratory : Nom du laboratoire international / Name of the laboratory: Référent scientifique / Scientific coordinator (UBx/UBM) : Aquitaine Euskadi Group for Innovation in Research Nom / name: Olivier Cahuc / olivier.cahuc@u-bordeaux.fr Laboratoire / laboratory : I2M ÆGIR Projet doctoral / doctoral project: Sujet proposé (titre de la thèse) / subject (thesis title): Directeur de thèse / thesis director: Université partenaire, Pays / Partner university, country: Codirecteur de thèse (Université partenaire) / cosupervisor (partner University) Etude des couplages thermomécaniques et microstructuraux d un alliage de titane au cours du soudage FSW. Nom / name: Éric Lacoste / eric.lacoste@u-bordeaux.fr Laboratoire / laboratory: I2M Autorisé à diriger une thèse (titulaire de l HDR ou d une ADT) / Authorized to supervises doctoral studies (HDR / ADT) oui Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU Nom / name: Frank Girot / frank.girot@ehu.es Laboratoire / laboratory: ETSI (Ecole Technique Supérieure d Ingénierie de l Université du Pays Basque) Bilbao Autorisé à diriger une thèse) / Authorized to supervises doctoral studies oui Ecole doctorale de rattachement / affiliated doctoral school: Droit EES MH MI SC SE SP2 SPI SVS SPI Date prévisionnelle du démarrage du projet doctoral/ : provisional starting date of the project Septembre Date prévisionnelle de fin du projet doctoral / expected ending date of the project: Septembre

coordinator (UBx/UBM) : Aquitaine Euskadi Group for Innovation in Research Nom / name: Olivier Cahuc Email / email: olivier.cahuc@u-bordeaux.

3 B. PROJET DOCTORAL / DOCTORAL PROJECT 2 pages max. Mots-clés /Keywords : friction stir welding, titane, couplage thermomecaniques et microstructuraux, histoire métallurgique Description de la destination d accueil et résumé du projet doctoral proposé / Description of the partner institution and summary of the doctoral project Ce projet doctoral est porté par l Université de Bordeaux (Département MPI de l I2M) et Université du Pays Basque (UPV/EHU) autour de la thématique du soudage FSW. Dans une démarche d allègement des structures aéronautiques, le soudage des alliages métalliques non ferreux offre une alternative au boulonnage ou au rivetage traditionnel, en permettant de pallier les inconvénients majeurs de ces techniques : jonction hétérogène, ajout de masse par superposition de matière, concentration de contraintes au niveau des trous pénalisante pour la tenue en fatigue. L utilisation du soudage se traduit par un gain de poids ainsi qu une réduction des coûts de fabrication potentiellement intéressante. Dans ce contexte, le soudage par frottement malaxage ou Friction Stir Welding, apparaît particulièrement prometteur. Ce procédé a pour principal avantage de pouvoir assembler les matériaux à l état solide, et d éviter ainsi les défauts de solidification associés aux procédés de soudage conventionnels par fusion locale du matériau (soudage à l arc, soudage laser), il permet aussi d éviter les brûlures dans la ZAT. L un des points forts du soudage FSW est qu il permet de conserver au niveau du joint soudé de bonnes propriétés mécaniques, en statique comme en fatigue, par rapport à la plupart des procédés traditionnels, en lien direct avec la microstructure résultante dudit joint. On peut distinguer plusieurs zones au sein de la soudure dans lesquelles l'évolution microstructurale est contrôlée par l'interaction complexe entre la déformation plastique, la restauration, la recristallisation ainsi que les évolutions microstructurales des phases α et β du titane. Bien que les microstructures résultant des sollicitations thermomécaniques liées au procédé de soudage par FSW soient maintenant assez bien connues pour de nombreux alliages, le détail des mécanismes aboutissant à ces microstructures, ainsi que la relation entre ces microstructures et les propriétés mécaniques des joints soudés ne sont pas encore maîtrisés. Par conséquent, l objectif principal de la thèse est de comprendre et de modéliser l évolution des microstructures au cours du procédé. Le travail se décomposera en 3 parties principales : Après une recherche bibliographique, la première phase de l étude sera consacrée à la réalisation des éprouvettes en TA6V qui serviront de base à l étude. Une instrumentation thermique (thermocouples) sera réalisée pour avoir des informations sur l histoire thermique du matériau. Les évolutions de la microstructure au sein des cordons de soudure seront étudiées à l aide de différentes techniques métallographiques (microscopie électronique à balayage et cartographie d'orientations par EBSD notamment), afin de quantifier et d identifier précisément les différents mécanismes mis en jeu dans les différentes zones de la soudure et en particulier dans le noyau qui constituera le cœur de cette étude. La seconde phase consistera à décrire et modéliser les évolutions microstructurales du noyau par des lois cinétiques prenant en compte l'influence des sollicitations thermomécaniques. Les modèles devront en particulier prendre en compte Les principaux mécanismes métallurgiques impliqués, la recristallisation et les transformations de phase. La troisième partie sera consacrée à la validation du modèle. Il s agira d intégrer les modèles métallurgiques dans les modélisations EF multi échelle et les modèles théoriques qui existent dans la littérature. Les résultats de ces modèles couplés seront confrontés à ceux obtenus expérimentalement pour différentes paramètres opératoires. Cette phase sera complétée par des essais sur une machine de soudage industrielle pour valider nos modèles. Le candidat devra donc avoir de fortes compétences dans le domaine de la modélisation numérique et de la métallurgie. Indiquer le planning des activités de recherche / Please indicate a planning of the research activities Etude bibliographique (procédé FSW appliqué aux alliages de titane et modélisation du procédé FSW) (mois 1 à 3 - France) Réalisations des éprouvettes d essais et instrumentation thermique (mois 3 à 6 - Espagne) Observations métallurgiques et microstructurales de joints soudés, analyse et identifications des mécanismes métallurgiques (mois 6 à 12 - Espagne) Modélisation des évolutions microstructurales (mois 12 à 24 - France) 3

/ Description of the partner institution and summary of the doctoral project Ce projet doctoral est porté par l Université de Bordeaux (Département MPI de l I2M) et Université du Pays Basque

4 Couplage thermomécanique et métallurgique pour la validation du modèle métallurgique (mois Espagne et 24 à 30 - France) Préciser la période prévisionnelle de la mobilité internationale international mobility / Specify the provisional period for the Le candidat sera amené à pérenniser les étroites collaborations entre les deux laboratoires. Pour des raisons logistiques et scientifiques UB sera l Université de rattachement pendant les deux premières années de la thèse et l UPV sera alors l Université d accueil pour la dernière année de thèse. Bien-entendu, les tuteurs universitaires des deux universités apporteront un soutien constant au candidat qu il soit en France ou Espagne. Préciser les résultats attendus et contributions réciproques / Specify the expected results and mutual contributions L objectif de ce projet doctoral est de comprendre et simuler l évolution microstructurale du Titane pendant son soudage au moyen du procédé FSW. A l issue de sa thèse le candidat devra être en mesure de fournir une modélisation de l évolution microstructurale du noyau au cours du soudage FSW d un alliage de titane. Pour les observations et la modélisation métallurgique, l étudiant aura à sa disposition les moyens des deux Universités (MEB, plateforme Placamat, matériels de l UPV/EHU.). Les éprouvettes d essai seront élaborées en Espagne. Indiquer si nécessaire toute information susceptible d apporter un éclairage supplémentaire sur le projet / Please also indicate here any other information that can clarify the project. 4

Pour des raisons logistiques et scientifiques UB sera l Université de rattachement pendant les deux premières années de la thèse et l UPV sera alors l Université d accueil pour la dernière année de

5 CONTACT T

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