Sujet de Thèse galva

Jean-Francois Pautex

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• Publié par: Thuwyug
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• Langue: Français

Extrait

 Titre de la thèse  Etude des couplages thermomécanique et thermochimique lors de limmersion dune pièce métallique dans un alliage de métal liquide – application à la galvanisation à chaud  Directeurs de thèse: D. Balloy (MCF-HDR, ER5), E Charkaluk (CR-HDR, ER3) Sujet en collaboration avec Marie-Laurence Giorgi (MCF, LGPM, Ecole Centrale Paris)  Contact scientifique:[e-mail];[e-mail]  Description du projet  Contexte : Depuis plusieurs années, des chercheurs de lER5 du Laboratoire de Mécanique de Lille, abordent les phénomènes de contact solide-solide par des approches où sont couplées thermomécanique et thermochimie, comme par exemple en étudiant linfluence de la dégradation des garnitures sur le freinage ou la modification structurale des disques métalliques. Des compétences reconnues existent également pour la simulation numérique de phénomènes thermomécaniques dans lER3. Il sagira donc ici dutiliser ces compétences dans le cadre du contact métal solide-métal liquide. Les chercheurs issus de lancienne équipe métallurgie »de lEC Lille, faisant aujourdhui partie du LML, travaillent depuis plus de 10 années sur des sujets concernant létude du comportement de pièces plongées dans des alliages métalliques (zinc et aluminium)[1-4]. Ils ont mis au point des dispositifs expérimentaux dédiés à la caractérisation du comportement de pièces immergées dans les métaux liquides. Ils ont dernièrement réalisé des travaux sur la fissuration des aciers déformés à froid lors de la galvanisation, conduit en partenariat avec Galvazinc Association, association des galvanisateurs Français. Le LGPM travaille depuis plusieurs années sur la simulation de la croissance de revêtements métalliques par immersion dans un métal liquide [5], leur expérience en la matière sera précieuse et nous pourrons ainsi prolonger une collaboration entamée sur dautres sujets []. Ce sujet de thèse permettra daborder létude couplée des phénomènes physiques conduisant aux dégradations majeures des pièces métalliques en contact avec des métaux liquides, de proposer un modèle numérique de simulation et denvisager une première application: la galvanisation à façon.  Problématique : Les gradients thermiques et chimiques sont à lorigine de phénomènes de diffusion de chaleur et de matière ayant des répercussions thermomécaniques et thermochimiques. Limmersion dune pièce métallique froide dans un alliage liquide conduit à lexistence couplée de ces deux phénomènes de transport. 1)Sollicitations thermomécaniques : Lors de son immersion dans le métal fondu, la pièce solide subit un chauffage très rapide qui induit des variations de contraintes par dilatation différentielle. La nature de lalliage liquide peut, par des modifications de ses propriétés thermiques et thermodynamiques avec sa composition chimique, affecter fortement ce phénomène. Dautre part, à un autre ordre de grandeur, lalliage liquide peut subir localement des variations de températures induites par la

plongée de nombreuses pièces froides ou des disfonctionnements du système de chauffage. Ces variations conduisent à des effets de moindre amplitude mais avec un nombre de cycles important. 2)Sollicitations thermochimiques : Dès quun métal solide est en contact avec un alliage liquide des composés intermétalliques peuvent se former, ce qui va affecter le comportement de la pièce, par exemple en modifiant les contraintes superficielles. Encore une fois, la nature de lalliage liquide utilisé va profondément modifier cette sollicitation.  En pratique on retrouvera un couplage de ces deux types de sollicitations thermomécaniques et thermochimiques qui contribueront au comportement global de la pièce lors de son immersion dans le métal liquide et finalement à définir son  état » après cette opération.  Objectif de la thèse : Le travail proposé consiste à étudier limpact de la nature de lalliage liquide sur les comportements thermomécaniques et thermochimiques la pièce. 1)Simulation Il sagira de développer la simulation numérique du comportement thermomécanique dune pièce de métal solide (acier) plongée dans un alliage liquide (alliage de zinc). En plus des phénomènes de conduction et de convection, il sera question dy intégrer les phénomènes de solidification temporaire de lalliage (de zinc) autour de la pièce froide lors de son immersion et de création dune couche dintermétalliques dépaisseur variable dans le temps. 2)Expérimental Une partie expérimentale devrait permettre de caractériser leffet des éléments dalliages sur les données thermiques et thermodynamiques de lalliage de zinc envisagé comme application et qui seront nécessaires pour utiliser loutil de simulation. Dautre part, il sera utile également de déterminer la cinétique de croissance des intermétalliques dans les différents alliages.    Références : [1] Corrosion de matériaux industriels par laluminium liquide, D Balloy, J.C. Tissier, Matériaux 2006, Dijon, 13-17 novembre 2006, référence actes: CM-04-0231, p 104 [2] Influence of hot dip galvanisation on fatigue behavior of nodular graphite cast iron Niclaeys C., Balloy D., Quaegebeur P., Tissier J.C., Grosjean C., MATERIAiS 2009, 5th International Materials Symposium, Lisbonne (Portugal) 5 au 8 avril 2009, Full-Paper CD session 282, [3] Experimentation and modelling of thermo-Mechanical phenomena that appears during hot dip galvanizing, D. Balloy, A.-L. Cristol, C. Niclaeys, P. Quaegebeur, L. Néel, Intergalva 09, Madrid, 8-12 June 09. [4] Corrosion mechanisms of steel and cast iron by molten aluminium, D. Balloy, J.-C. Tissier, M.-L. Giorgi, M. Briant, soumis à Metallurgical and Materials Transactions A [5] Theoretical model of the interfacial reactions between solid iron and liquid zinc- aluminium alloy; GIORGI M.-L. , GUILLOT J.-B. , , Journal of materials science, 2005, vol 40, N°9 pp2263-2268. [6] Thèse dAmélie Ollivier à EC Paris avec co-encadrant D Balloy

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