[Projet de recherche] La Chaire Métal liquide a 2 ans

Quel est le projet scientifique de la Chaire ?

Le projet scientifique de la Chaire porte sur la compréhension plus fine des interactions chimiques, au sein du métal liquide, entre les éléments qui le composent, en vue de l’élaboration d’alliages métalliques de propreté chimique et inclusionnaire contrôlée. Nous nous intéressons plus particulièrement à la genèse des inclusions, phases non métalliques et non miscibles, la plupart du temps indésirables car elles dégradent la qualité des alliages élaborés. La présence de ces inclusions est particulièrement critique pour des applications de pointe où l’alliage peut être soumis à des conditions extrêmes (ex : aéronautique, formule 1, nucléaire, etc.).
Le projet scientifique est composé de deux volets principaux : du point de vue expérimental, il s’agit d’aboutir à une compréhension détaillée des mécanismes ayant conduit à la formation d’inclusions dans le métal liquide et, sur le plan numérique, l’activité consiste à développer un modèle prédictif pouvant être exploité dans un contexte industriel.

Où en sont vos travaux aujourd’hui ?

Un premier sujet de thèse a démarré en janvier 2020 sur le développement de l’outil numérique prédictif de la genèse des inclusions dans l’acier lors de l’affinage en poche, activité cofinancée spécifiquement par quatre partenaires industriels.
L’année 2020 a par ailleurs été consacrée au développement d’un dispositif expérimental original dédié à l’étude du métal liquide sans creuset, par lévitation. Un dépôt d’invention a été réalisé en décembre 2020 avec la SATT SAYENS et nous étudions actuellement une éventuelle brevetabilité. Par ailleurs, ce nouvel outil est au cœur d’un sujet de thèse co-encadré avec Pierre Chapelle, en collaboration avec la DGA. Dans ce cadre, nous avons accueilli en janvier 2021 Hervé Strozyk, ingénieur de l’armement, qui a été mis à disposition pour trois ans.

Comment fonctionne votre Chaire ?

Il s’agit d’une Chaire industrielle financée, via la fondation NIT de l’Université de Lorraine, grâce au mécénat de cinq acteurs industriels majeurs de la métallurgie en France : Aperam, ArcelorMittal, Eramet, Safran et Vallourec. Elle bénéficie également de ressources et moyens de la Métropole du Grand Nancy, de la Région Grand Est, du CNRS et de l’Université de Lorraine.
Au niveau du fonctionnement, je réunis tous les semestres les parties prenantes académiques et industrielles afin de présenter un bilan des activités et débattre de la direction scientifique à poursuivre.
Par ailleurs, Jonathan Martens a rejoint la chaire en novembre 2019, en tant que technicien, pour gérer les campagnes d’essais à mener sur les fours de l’équipe Procédés d’Elaboration et pour mettre en œuvre la construction du dispositif expérimental de lévitation.
L’activité de recherche est menée en symbiose avec cette équipe, que ce soit à travers les codirections de thèses ou par la forte implication de Julien Jourdan, ingénieur, sur l’ensemble des activités expérimentales.

Votre activité comporte-t-elle de l’enseignement ?

Depuis le démarrage de la Chaire, j’interagis régulièrement avec Mines Nancy.
J’ai ainsi participé au montage d’un cours sur les métaux stratégiques en 2019 avec Jean-Pierre Bellot, dans le cadre de la semaine de formation commune aux écoles du réseau IMT Grand-Est. Le cours a été particulièrement apprécié ; par conséquent, en plus de son renouvellement, nous proposons cette année un nouveau module de formation à Mines Nancy sur ce thème, avec Christophe Candolfi de l’IJL et Yann Gunzburger de GeoRessources.
Par ailleurs, j’ai eu l’occasion de co-encadrer plus spécifiquement huit étudiants en 2020 avec Jonathan Martens et Julien Jourdan. Il s’agit majoritairement d’élèves ingénieurs de Mines Nancy, qui ont travaillé avec nous dans le cadre de quatre stages et de trois projets de recherche.
Enfin, nous interagissons régulièrement avec le Techlab de Mines Nancy grâce auquel nous développons des dispositifs expérimentaux originaux, ainsi que des systèmes embarqués pour des campagnes de mesures sur des fours de refusion industriels.

Légendes des photos :

- Photo 1 : De gauche à droite : Hervé STROZYK, Jonathan MARTENS, Thibault QUATRAVAUX, Julien JOURDAN, Pierre CHAPELLE

- Photo 2 : Jonathan Martens et Thibault Quatravaux dans leur salle laboratoire après l'installation de la table optique avec laser de chauffe