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  • CIRIMAT / UMR CNRS 5085 (INPT - ENSIACET Toulouse) & AIRBUS Helicopters (Marignane)
    DÉBUT DE LA THÉSE : 1er NOVEMBRE 2020. CANDIDATURE A ENVOYER AVANT LE 24 MARS 2020 - Midi

    THÈSE PROPOSÉE : PRÉDICTION DE LA CORROSION D'UNE STRUCTURE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM 2024 T3 ENVIRONNEMENT AÉRONAUTIQUE

    Contexte et Présentation de la thèse : La corrosion est un mode d’endommagement fréquemment rencontré sur structures hélicoptères, auquel on tente de remédier en mettant en œuvre diverses méthodes de protection. L’occurrence des processus de corrosion dépend de la nature des matériaux, de la protection mise en place mais également des conditions d’utilisation des hélicoptères, qui conditionnent l’environnement physicochimique local à la surface des matériaux. Les travaux proposés ici auront pour but de comprendre l’environnement physico-chimique local à la surface du matériau, et d’étudier le comportement en corrosion du matériau protégé dans ces conditions spécifiques. Ils seront menés en collaboration entre le CIRIMAT et AIRBUS Helicopters. Les travaux seront réalisés sur un alliage d’aluminium 2024-T3, largement utilisé dans le domaine aéronautique, et qui a déjà fait l’objet de nombreuses études pour ce qui concerne son comportement en corrosion, en particulier au sein du CIRIMAT. De façon à être représentatif des conditions d’utilisation en service, les essais de corrosion seront réalisés sur un matériau protégé, par exemple par une couche de conversion et, pour certains essais, par un revêtement organique. Dans le détail, il s’agira tout d’abord de détailler les mécanismes de condensation/séchage en environnement eau de mer, en se focalisant en particulier sur l’évolution de l’épaisseur et de la composition chimique du film aqueux qui se forme à la surface du matériau. Ainsi, des relevés de capteurs environnementaux et de corrosivité seront exploités pour caractériser l’environnement physico-chimique global et à la surface du matériau. L’exploitation de ces données environnementales devrait permettre d’évaluer par calcul la composition de l’électrolyte, dans des conditions données. Ensuite, la sensibilité à la corrosion du matériau protégé sera évaluée en considérant différents environnements préalablement identifiés comme représentatifs des conditions en service. Cela reposera sur la mise en œuvre de techniques électrochimiques variées, combinées à des techniques d’observation et d’analyse aux échelles pertinentes. Il pourra être envisagé de développer un dispositif spécifique pour reproduire les conditions de vieillissement à la surface du matériau, et réaliser des mesures in-situ électrochimiques. Les données issues de la thèse seront utilisées pour développer un outil prédictif de l’endommagement en corrosion des structures aéronautiques en alliages d’aluminium basé sur des analyses de données de type intelligence artificielle. Ce travail sera réalisé dans le cadre d’un projet européen porté par AIRBUS Helicopters et impliquant le CIRIMAT.
     
    Quatre tâches peuvent être définies correspondant aux quatre temps forts de la thèse :

    Tâche 1/T1 : étude bibliographique

    Tâche 2/T2 : Analyse des mécanismes de condensation/séchage en environnement eau de mer, sur la base des relevés de capteurs environnementaux et de corrosivité.

    Tâche 3/T3 : Evaluation de la sensibilité à la corrosion de l’alliage d’aluminium 2024 recouvert d’une couche de conversion et, pour certains essais d’un revêtement organique, dans les environnements préalablement identifiés : identification des facteurs du 1er ordre et proposition de mécanismes et/ou modèles

    Tâche 4/T4 : développement d’un dispositif spécifique pour reproduire les conditions de vieillissement à la surface du matériau et validation des mécanismes et/ou modèles proposés en T4. 

     Profil recherché : Solides connaissances dans le domaine des matériaux métalliques et en électrochimie appliquée à la corrosion. La personne recrutée devra également apprécier l'expérimentation et le travail en équipe.

    Lieu : CIRIMAT avec des séjours courts chez AIRBUS Helicopters.

    Les candidatures (CV + Lettre de motivation) sont à adresser avant le mardi 24 mars 2020 midi à

    Christine BLANC. Tél. : 05 34 32 34 07 ; christine.blanc@ensiacet.fr

    David SINOPOLI. Tél. : 04 42 78 29 55 ; david.sinopoli@airbus.com

     

  • POST-DOCTORAT AU CEA/SACLAY (2 ans)
    DURÉE : 2 ANS

    Sujet : Amélioration des performances des interconnecteurs d’Electrolyseur à Haute Température

     

    Contexte

    La technologie d’Electrolyse de la vapeur d’eau à Haute Température (EHT) est une technologie prometteuse pour produire de l’hydrogène décarboné à haut rendement et à bas coût. Les performances ciblées sont actuellement atteintes, mais la durabilité de l’électrolyseur reste un point qu’il faut nettement améliorer pour lui permettre d’être compétitif économiquement. En particulier, les interconnecteurs en acier inoxydable ferritique souffrent de deux limitations qui diminuent progressivement le rendement de la cellule :

    • L’oxydation de leur surface dans le temps qui a pour effet la formation d’une couche d’oxyde isolante baissant la performance des empilements (stacks) EHT pour chacune des atmosphères d’électrodes à oxygène et hydrogène,
    • L’évaporation du chrome contenu dans l’acier qui empoisonne l’électrode à oxygène des cellules céramiques.

    Pour limiter ces deux phénomènes, il a été démontré dans la littérature que l’application d’un revêtement protecteur est indispensable. Afin d’être le plus efficace possible, le revêtement doit être un excellent conducteur électrique, permettre la diminution de la cinétique d’oxydation de l’acier sous-jacent et réduire drastiquement la volatilisation du chrome. De plus, le procédé utilisé pour réaliser le dépôt doit être applicable industriellement à un coût acceptable, de manière adaptée au design du stack considéré. Les spinelles conductrices font partie des revêtements de référence pour cette application mais d’autres solutions peuvent être envisagées.

    Objectif du post-doctorat

    L’objectif de ce Post-doctorat est de trouver des solutions industrielles robustes en terme de performance et de coût pour les interconnecteurs des EHT. Pour atteindre cet objectif ambitieux, une collaboration entre plusieurs laboratoires dont les compétences sont fortement complémentaires est mise en place :

    • Le CEA/DPC de Saclay pour le dépôt de revêtements par différents procédés (pack cementation, CVD et PVD), leur caractérisation chimique et microstructurale et l’évaluation des performances des interconnecteurs revêtus en milieu gazeux EHT (cinétique d’oxydation sous air et milieu H2O/H2, conductivité électrique, résistance à la volatilisation du chrome) ;
    • le CEA/LITEN/LTH de Grenoble pour évaluer les performances des interconnecteurs revêtus en configuration représentative de stacks (mesures de résistance de contact) puis intégration et test en stack réel.

    Des échanges avec l’UTT de Nogent et l’UTBM de Belfort, entités reconnues pour leur savoir-faire en fabrication de revêtement par CVD et PVD seront également à prévoir.

    Le Post-doctorant sera basé au SCCME du CEA de Saclay mais son travail nécessitera de travailler avec toutes les unités du CEA et hors CEA partenaires du projet. Le Post-doctorant devra proposer des natures de dépôts pertinentes, les fabriquer sur l’acier via les procédés mis à disposition, les caractériser et évaluer leur performances (oxydation, résistivité, évaporation chrome) en milieu gazeux EHT. Des outils thermodynamiques seront également utilisés pour maîtriser la nature des dépôts réalisés. L’objectif final du Post-doctorat est d’atteindre l’échelle démonstrateur industriel.

     

    Compétences recherchées

    Le candidat devra avoir un doctorat dans le domaine de la corrosion à haute température et/ou des revêtements. Les deux compétences seraient un grand avantage pour le poste. Le post-doctorant devra piloter et animer ce projet entre les différentes unités partenaires et se montrer force de proposition. Il devra aimer le travail expérimental et travailler en équipe. Enthousiasme, dynamisme, bienveillance, créativité, force de travail et rigueur scientifique font parties des qualités recherchées pour ce poste. Des lettres de recommandations sont vivement conseillées.  

     

    Si intéressé, contacter très rapidement : fabien.rouillard@cea.fr ; Tél. : 01 69 08 16 14

     

     

  • Poste de thèse à IFP Energies nouvelles (IFPEN) en Génie des Matériaux et Corrosion
    3 ans, à partir de sept 2020

    Impact des dépôts minéraux sur les risques de corrosion sous contrainte d’aciers dans des conditions géothermiques contenant du CO2

     

    Un poste de thèse sur la corrosion et l’encrassement dans les procédés de géothermie est proposé au sein du département Electrochimie et Matériaux à IFP Energies Nouvelles à Solaize (69360), à 10 km de Lyon. Ce sujet sera mené en collaboration avec l’équipe Mécanique Physique et Interfaces (MPI) du Centre Sciences des Matériaux et des Structures (SMS) de l’Ecole des Mines de St Etienne.

    Trois volets scientifiques complémentaires composent le travail. Le premier volet vise à étudier la précipitation de minéraux à partir des eaux géothermales. Ces eaux sont généralement très minéralisées, et les changements de pression et de température dans les procédés de production d’énergie géothermique peuvent entrainer des précipitations massives sur les parois métalliques. Il s’agira dans cette première partie du travail de produire expérimentalement différents types de dépôts caractéristiques de l’application, et de les caractériser finement. Un travail complémentaire de modélisation thermodynamique sera mené, à partir de modèles existants et disponibles à IFPEN.

    Le second volet a pour objectif d’évaluer l’impact des dépôts sur la réactivité électrochimique d’un acier inoxydable. Il s’agira notamment de vérifier si des phénomènes de corrosion localisée ou une dépassivation de la surface peuvent se produire. La bonne compréhension des processus sera recherchée, afin d’identifier les principaux facteurs de risque.

    Enfin, le troisième volet porte sur l’impact des dépôts sur les risques de corrosion sous contraintes (CSC). Ce type de corrosion peut en effet être rencontré dans les environnements géothermiques, et il n’existe pas d’études scientifiques portant spécifiquement sur l’impact de dépôts minéraux sur la CSC.

    Ce travail multidisciplinaire fera appel à des connaissances variées, de la thermodynamique, à la chimie, l’électrochimie, la mécanique et les matériaux. Il comporte une composante expérimentale forte.

    Pour plus d’information, voir www.ifpen.fr.

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