Thèse Superalliages à Base Nickel Élaborés par Fabrication Additive Fil à Haut Taux de Dépôt avec Écrouissage Inter-Passes Influence des Cycles Thermiques sur les Microstructures et les Performanc H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Technologie de Compiègne École doctorale : Sciences pour l'ingénieur Laboratoire de recherche : Mécanique, énergie et électricité Direction de la thèse : Malek HABAK ORCID 0000000314984680 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59 Le procédé de fabrication additive par arc-fil (WAAM) constitue une alternative prometteuse aux procédés conventionnels pour la réalisation de composants de grande dimension, offrant un excellent rendement matière, des taux de dépôt élevés synonyme de gains de productivité, et des performances mécaniques comparables, voire supérieures. Toutefois, le WAAM reste limité par des verrous majeurs, e.g. hétérogénéité microstructurale, phases secondaires fragiles, contraintes résiduelles. Le profil thermique au cours du dépôt pilote l'évolution microstructurale et conditionne les propriétés du matériau. Or, dans les procédés WAAM conventionnels, l'apport thermique est couplé au taux de dépôt, ce qui limite la capacité à ajuster indépendamment les cycles thermiques et à maîtriser finement les microstructures et les performances. Un procédé hybride innovant de type WAAM MIG à fil froid (CW-MIG WAAM), développé à l'Université de Cranfield, permet de découpler l'apport thermique du débit de matériau, offrant un contrôle fin des cycles thermiques. Combiné à des stratégies de déformation plastique à froid et étendu dans ce projet à la déformation à chaud en cours de dépôt, ce procédé ouvre de nouvelles perspectives de contrôle microstructural. Cette thèse vise à développer une compréhension des liens entre cycles thermiques, évolutions microstructurales et propriétés mécaniques, afin d'évaluer le potentiel du procédé CW-MIG WAAM à haut taux de dépôt, combiné à la déformation à chaud en cours de dépôt, pour la production de composants en superalliages à base nickel à hautes performances. Cette thèse sera réalisée au Laboratoire Roberval de l'UTC, en collaboration nationale avec IMT Mines Albi et internationale avec l'Université de Cranfield (UK). Le programme prévoit plusieurs séjours de recherche à Cranfield pour la fabrication des éprouvettes et l'utilisation de leurs équipements. L'objet principal de ce projet de thèse est d'évaluer la faisabilité de produire de grands composants en superalliages à base Nickel (Inconel 718, 625 ou alliages apparentés) présentant des propriétés mécaniques élevées, en s'appuyant sur le procédé CW-MIG WAAM à haut taux de dépôt, combiné à des opérations de déformation en cours de fabrication (laminage inter-couches ou martelage mécanique - machine hammer peening -), appliquées à froid ou à chaud (e.g. laminage à chaud).

Dans ce cadre, l'expertise reconnue du laboratoire Roberval en caractérisation multi-échelle et multi-physique sera mobilisée pour étudier dans quelle mesure le contrôle des conditions thermiques et leur couplage avec des procédés de déformation lors du dépôt permettent de lever les limites actuelles du WAAM pour les alliages de Nickel. En complément, des traitements thermiques post-dépôt seront mis en oeuvre afin d'analyser leur influence sur la réponse des composants fabriqués, notamment en termes d'amélioration des performances mécaniques

Le (la) candidat(e) devra :
- Être titulaire d'une formation Bac +5 (Master ou équivalent) en sciences des matériaux ou en génie mécanique.
- Posséder des connaissances solides en métallurgie, procédés de fabrication additive et comportement mécanique des matériaux.
- Avoir de bonnes compétences dans les techniques de caractérisation des matériaux (MEB, EBSD, MET).
- Faire preuve d'autonomie, de rigueur scientifique et d'esprit critique dans l'analyse et l'interprétation des résultats expérimentaux.
- Avoir la capacité de travailler au sein d'équipes pluridisciplinaires.
- Être motivé(e) par la recherche.

• Science des matériaux