Ingénieur d'Études Corrosion Interphase Bn H/F CNRS

Détail du poste

Les travaux proposés visent :
1. à caractériser la dégradation des interphases de BN en fonction de différentes conditions environnementales oxydantes. La corrosion des interphases s'effectuera avec les moyens présents au LCTS (four à pression ambiante, four haute pression) et selon une méthodologie déjà identifiée au LCTS.

2. à mettre en place un ou plusieurs dispositifs expérimentaux permettant d'acquérir des durées de vie de fils sollicitées en température à charge constante dans différents milieux oxydant, en phase gaz ou en phase liquide.
Activités
Le/La candidat(e) prendra en charge les missions suivantes :
- Bibliographie sur les thématiques initiales de recherche,
- Participation aux essais de corrosion d'interphases,
- Conception de dispositifs de fatigue statique à chaud sous atmosphère contrôlée
- Réalisation d'essai de fatigue statique
- Caractérisation post-mortem des échantillons

Compétences
- Conception assistée par ordinateur
- Attraits pour l'expérimentation et le montage d'expérimentation
- Notions de contrôle commande
- Microscopies électronique à balayage (MEB), analyses chimiques (EDS).
- Esprit de synthèse

Contexte de travail






Dans le cadre de ses nouveaux développements moteurs, Safran envisage l'introduction des composites à matrice céramique (CMC). Ces matériaux permettraient un gain de masse ainsi qu'un fonctionnement à plus haute température au sein des moteurs en y remplaçant les superalliages métalliques actuels. Les CMC sont ainsi de potentiels candidats pour répondre aux enjeux technologiques des prochaines générations de moteurs d'avions portant autour des problématiques de réduction de consommation en carburant et de diminution des émissions de gaz à effet de serre.

Safran Ceramics développe pour les applications moteur des composites de la famille des SiC/BN/BN. Ces composites sont constitués d'une matrice en carbure de silicium (SiC) et de fibres de SiC recouvertes d'une interphase de nitrure de bore (BN). Cette interphase a le rôle de « fusible mécanique » au sein du matériau, en protégeant les fibres des fissures qui se propagent dans la matrice sous contrainte.

En conditions d'application aéronautique, les CMC sont soumis à un triptyque de contraintes mécaniques, thermiques et chimiques. Le système interfacial {BN-Fibre} est notamment très sensible à la corrosion provoquée par la forte température et les fortes pressions d'oxygène et d'eau présentes au sein des moteurs d'avions. En fonction des conditions d'environnement, les interphases de BN vont soit s'oxyder de manière active et être volatilisées, soit former un verre liquide qui va réagir avec le SiC environnant et former un verre borosilicaté visqueux comblant les interphases. Les fibres exposées à l'atmosphère humide vont également voir leurs propriétés mécaniques dégradées par différents mécanismes (consommation du SiC, fissuration sous-critique...)

Ces dégradations chimiques au niveau du système interfacial {BN-Fibre} vont modifier les propriétés mécaniques du matériau et le fragiliser localement. Le couplage de la corrosion aux contraintes mécaniques entraîne alors la ruine du matériau. La fragilisation locale provoquée par l'oxydation favorise la création de fissures permettant aux espèces oxydantes d'accéder aux torons sains plus à coeur du matériau et de les dégrader à leur tour. Ce mécanisme de ruine va abattre significativement la durée de vie du matériau et aboutir à une rupture catastrophique rapide, notamment du fait de la l'abattement de la contrainte à rupture des fibres longitudinales supportant le chargement.

La compréhension de la durée de vie des CMC en conditions d'application aéronautique nécessite par conséquent une compréhension fine de l'impact de l'oxydation sur les propriétés mécaniques locales du matériau. Cette compréhension s'articule autour de deux points d'importances :
1. La compréhension et la quantification de la progression de l'oxydation des interphases de BN, sans chargement mécanique, en fonction des conditions environnementales (T, PH2O, PO2).
2. La quantification de la dégradation mécanique des fibres exposées à l'air humide, ou au verre borosilicaté liquide, en fonction des conditions environnementales (T, PH2O, PO2) et du chargement mécanique.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.