Modélisation du lien entre microstructure, traitement thermomécanique et performance mécanique de produits réfractaires

par Júlia Guimaraes De Carvalho Bonaldo

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Christophe Martin et de Severine Romero-Baivier.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (laboratoire) depuis le 01-02-2018 .


  • Résumé

    Le sujet de thèse se place dans le contexte de la fabrication de produits réfractaires pour des applications de coulée continue. Les pièces produites sont élaborées par le procédé de métallurgie des poudres à partir d'un mélange de matériaux réfractaires, de graphite et de liant. Après compaction à froid, le comprimé à vert est fritté pour atteindre une densité finale d'environ 90%. Lors des cycles de coulée, les pièces sont soumises à des cycles thermiques et fonctionnent dans un environnement agressif (oxydation, corrosion...). Ces conditions favorisent la fissuration et l'endommagement. Le but de la thèse est de développer une méthodologie et un outil qui devraient aider à optimiser la microstructure initiale et les étapes de traitement pour obtenir des performances mécaniques adéquates. L'outil proposé sera basé sur l'utilisation extensive de simulations numériques couplées à des expériences. Les résultats des simulations à l'échelle des particules de poudre alimenteront les simulations par éléments finis à l'échelle d'une pièce entière. La thèse proposée vise également à démontrer la faisabilité et l'intérêt de cette approche numérique pour réduire le programme expérimental nécessaire à chaque caractérisation de la poudre.

  • Titre traduit

    Modeling the link between microstructure, thermomechanical treatment and mechanical performance of refractory products


  • Résumé

    The thesis subject is placed in the context of the manufacture of refractory products for continuous casting applications. Produced parts are elaborated by the powder metallurgy process from a mixture of refractory materials, graphite and binder. Depending on the final shape of the product, the powder is cold pressed isostatically or uniaxially. The obtained green body is fired to reach a final relative density of approximatively 90%. During casting cycles, parts are subjected to thermal chocks and are operating in an aggressive environment (oxidation, corrosion …). These conditions promote cracking and cause damage. The aim of the PhD is to develop a methodology and a tool that should help optimizing the initial microstructure and the processing steps to obtain adequate mechanical performances. The proposed tool will be based on the extensive use of numerical simulations coupled with well-designed experiments. The results of the simulations at the length scale of particles will feed Finite Element simulations at the length scale of a whole part. The proposed research plan also aims at demonstrating the feasibility and interest of this numerical approach for reducing the experimental program necessary for each powder characterization.