Ingénieur / ingénieure de recherche scientifique (h/f)

Mission :
Dans les matériaux métalliques polycristallins, l'évaluation quantitative et statistique de l'activité plastique en relation avec les paramètres microstructuraux (taille des grains, phases, état de précipitation, etc.) et les conditions environnementales (haute température, atmosphère oxydante, etc.) est essentielle pour comprendre les mécanismes de déformation en relation avec les contraintes mécaniques et les chemins de contrainte. La déformation plastique est souvent localisée sous forme de bandes à l'intérieur des grains, appelées bandes de glissement, qui apparaissent et persistent pendant le chargement, reflétant le mouvement collectif des dislocations. Ces bandes de localisation de la déformation plastique et leur évolution en fonction de la microstructure lors de la déformation du matériau sont susceptibles d'être à l'origine de l'endommagement. Il est donc nécessaire de pouvoir cartographier précisément la localisation de la déformation au sein des agrégats polycristallins afin d'identifier les configurations critiques pouvant conduire à l'initiation de fissures, et de comprendre quels sont les facteurs à l'origine de ces mécanismes de déformation.
Différentes techniques expérimentales permettent aujourd'hui de mesurer les champs de déformation et d'appréhender la localisation de la plasticité. Elles nécessitent généralement l'utilisation de systèmes d'imagerie à haute résolution, tels que le microscope électronique à balayage (MEB), la microscopie confocale à balayage laser (LSCM), la microscopie à force atomique (AFM), etc. L'utilisation couplée du MEB et de la corrélation d'images numériques (CIN) est souvent utilisée et décrite comme une approche efficace pour la détermination expérimentale des champs de déformation à l'échelle de la microstructure. Le principe repose sur la mesure du champ de déplacement de la surface d'un échantillon soumis à une charge à partir de deux images acquises à deux instants de charge distincts (généralement un état de référence non déformé et un état déformé). L'utilisation d'un motif de speckle est généralement nécessaire pour suivre la même zone d'intérêt entre les deux états considérés. En dérivant les champs de déplacement, cette technique permet ensuite d'extraire les champs de déformation continus dans l'agrégat polycristallin. Il est ainsi possible d'observer des bandes de glissement, localisées sous forme de traces discontinues à la surface des métaux déformés.
En outre, l'EBSD (Electron BackScatter Diffraction) est une technique d'analyse cristallographique également utilisée en conjonction avec le MEB pour obtenir des informations sur l'orientation locale du réseau cristallin et, par conséquent, une série d'informations sur la microstructure : taille et morphologie des grains, joints de grains, désorientations entre grains voisins ou dans le cœur du grain si l'échantillon a été déformé. Les analyses EBSD à haute résolution nous permettent également d'observer les bandes de glissement, la micro-rotation et la déformation élastique, en tant qu'analyse complémentaire de la technique HR-DIC.
Comme la plupart de ces techniques de caractérisation sont réalisées dans des conditions différentes et génèrent des données de formats et de tailles différents pour le même échantillon observé, diverses bases de code (Matlab, Python, logiciels d'analyse commerciaux) sont utilisées pour le post-traitement et l'analyse de chaque type de données. À ce jour, il n'existe pas de méthode unifiée pour le traitement automatisé et corrélatif de ces données multimodales (c'est-à-dire provenant de différentes techniques expérimentales). Or, l'identification des paramètres des modèles de plasticité cristalline est essentielle pour comprendre et prédire le comportement hétérogène des alliages, et notamment ceux de titane, à l'échelle microscopique. C'est pourquoi, l'objectif de ce projet sera l'assimilation des données et l'identification des paramètres descriptifs de la plasticité cristalline pour en permettre la simulation de la plasticité cristalline d'agrégats 3D correspondants.

Activités :
L'objectif du projet est de progresser vers la mise en place d'une chaîne d'analyse unifiée dédiée au post-traitement des données de caractérisation (en l'occurrence DIC et EBSD) d'un matériau métallique. Pour cela, le candidat devra être capable de mettre en œuvre ces techniques de caractérisation sur des échantillons sollicités mécaniquement en traction, fatigue, fluage, de post-traiter les données obtenues et de développer des scripts (Python) pour automatiser la fusion et l'analyse afin de qualifier et quantifier les mécanismes de déformation de l'alliage métallique étudié. Le matériau étudié sera un alliage de titane microallié à l'oxygène. Un alliage de titane présentant un gradient de concentration d'oxygène sera également utilisé dans le cadre applicatif. Au-delà de la c…