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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Jeudi 16 juillet 2020 : Soutenance de thèse de Nicolas RAMENATTE : Fonctionnalisation de surface de l'Inconel 625 élaboré par fabrication additive par fusion laser d'un lit de poudre

Nicolas RAMENATTE, Doctorant au sein de l'équipe "Surface et Interface, réactivité chimique des matériaux" de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse intitulée :

"Fonctionnalisation de surface de l'Inconel 625 élaboré par fabrication additive par fusion laser d'un lit de poudre"

 

Date :
Jeudi 16 juillet  2020 à 9h00
Cette soutenance se déroule en visioconférence en présence uniquement des membres du jury.

 

Composition du jury :

Rapporteurs :

- Nathalie BOZZOLO
Professeure, CEMEF, Sophia Antipolis

- Eric ANDRIEU
Professeur, CIRIMAT, Toulouse

Examinateurs :

- Laurence LATU-ROMAIN
Maître de conférences, SIMAP, Grenoble

- Fabrice ROSSIGNO
LDirecteur de Recherche, IRCER, Limoges

- Daniel MONCEAU
Directeur de Recherche, CIRIMAT, Toulouse

- Patrice PEYRE
Directeur de Recherche, PIMM, Paris

Directeur de thèse :

- Michel VILASI Professeur
Institut Jean Lamour, Nancy (

Co-directeur de thèse :

- Stéphane MATHIEU
Professeur, Institut Jean Lamour, Nancy

Invités :

- Julien ZOLLINGER
Maître de conférences HDR,  Institut Jean Lamour, Nancy

- Raphael FAURE
Chef de projet, société AIR LIQUIDE, Les Loges en Josas

 

Résumé :
Le développement de la mobilité hydrogène est freiné par la taille des vaporéformeurs qui ne permettent pas de délivrer de petits volumes proches des points de distribution. L’émergence de la fabrication additive métallique représente une opportunité pour développer des unités de fabrication compactes et intensifiées du point de vue procédé. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le contexte du projet FAIR (Fabrication Additive pour Intensification de Réacteurs). Ils visent au développement d’échangeurs-réacteurs élaborés en Inconel 625 par fusion d’un lit de poudre par laser (LBM) et à en fonctionnaliser la surface pour assurer une résistance élevée à la corrosion par Metal Dusting. Deux voies ont été suivies dans ce travail. La première est l’étude de la microstructure de ces nouveaux matériaux et de son évolution lors d’un traitement thermique de mise en solution. La seconde vise à évaluer la réactivité en milieu oxydant de ces nouveaux matériaux, à déterminer la composition de suspensions, précurseurs à l’édification de revêtements protecteurs, et à développer une méthode permettant leur application au cœur des réacteurs de géométrie complexe. Différentes zones du matériau LBM ont été caractérisées, et l’hétérogénéité de la structure de solidification et les ségrégations chimiques associées ont été constatées. La microstructure de l’alliage à cœur se trouve en partie restaurée à l’issue de l’élaboration. L’énergie stockée induit, lors d’une exposition à haute température, un remaniement structural (recristallisation) favorisant la formation de joints de grains spéciaux de type macle. L’influence de la température (1075 et 1160°C) et du temps de traitement sur les mécanismes à l’origine de cette évolution microstructurale ont été étudiés. Bien que la microstructure brute d’élaboration apporte une résistance à l’oxydation à 900°C équivalente à celle d’un alliage élaboré de façon conventionnelle, l’oxydation de l’alliage LBM se révèle catastrophique à partir de 125 h à 1050°C quelle que soit la rugosité de surface ou sa microstructure. L’effet d’un prétraitement thermique ne permet pas de remédier à cette différence. Un mécanisme d’oxydation, a pu être proposé pour rendre compte des observations morphologiques et des vitesses d’oxydation mesurées. La seconde partie de ce travail s’est focalisée sur le développement du revêtement alumino-formeur β-NiAl. Ce dernier a été choisi sur la base de travaux antérieurs (projet LOKIR) qui avaient montré son efficacité pour contrer la dégradation par Metal Dusting. Une suspension, dont le rôle est de véhiculer un précurseur aux endroits à fonctionnaliser, a été développée. Sa composition a été mise au point spécifiquement et son comportement rhéologique déterminé et adapté à la morphologie particulière de ces nouvelles infrastructures. Des abaques ont été établis pour enduire, par une méthode proche du « dip coating », des échangeurs-réacteurs à canaux millimétriques produits par le partenaire POLYSHAPE. La fonctionnalisation de la surface interne des équipements destinés au pilote de taille industriel a été menée avec succès : le déploiement de cette technologie à l’échelle industrielle est désormais acté.

Mots clés : Fabrication additive, Aluminisation, Remaniement structural, Oxydation, Suspension