Soutenance de thèse de Luc LACOSTE

Maîtrise du champ thermique du bain de fusion et de son environnement proche lors de la fusion laser sélective de lits de poudre pour une métallurgie cible d'un superalliage base nickel.

Résumé de la thèse en français

Les procédés de fabrication additive métallique sont de plus en plus utilisés par de nombreux secteurs industriels. Le procédé de fusion laser sur lit de poudre (L-PBF) est le fer de lance de ces procédés spéciaux car il permet la production de pièces de hautes complexités géométriques en diminuant les coûts de fabrication et les délais d'approvisionnement. Toutefois, de nombreux aspects de ce procédé sont encore mal compris et maitrisés. La génération de microstructures « sur mesure » dans des conditions sévères de gradients thermiques et de vitesses de solidification fait partie de ces phénomènes encore mal connus et trop peu étudiés. Les microstructures issues du procédé L-PBF sont souvent texturées dans la direction de construction, induisant une anisotropie des propriétés mécaniques. Ces microstructures étant plus subies que générées volontairement, les travaux de thèse ont alors pour objectif de comprendre, contrôler et modifier à dessein la microstructure de solidification de l'Inconel 718. Afin d'atteindre cet objectif, une étude bibliographique a été menée pour comprendre les différents principes théoriques de la solidification hors d'équilibre et définir les leviers expérimentaux envisageables pour modifier la microstructure. Les paramètres opératoires de fusion, les stratégies de construction et de supportage, les épaisseurs de parois et complexités géométriques locaux d'une pièce, sa taille sont autant de variables qui influent sur la microstructure. La thermique analytique, la thermique expérimentale coaxiale et l'analyse EBSD sont au cœur de ces travaux de thèse. De larges campagnes d'essais ont été réalisées reprenant un à un les leviers établis à partir de fonctions de mérite jusqu'à atteindre l'objectif final de la thèse, à savoir la construction d'une aube de turbine comprenant deux microstructures distinctes et optimisées pour son fonctionnement en service.

Résumé de la thèse en anglais

Metal additive manufacturing processes are increasingly used in many industries. The Laser-Powder Bed Fusion (L-PBF) process is at the forefront of these special processes as it allows the production of parts with high geometric complexity while reducing manufacturing costs and lead times. However, many aspects of this process are still poorly understood and mastered. The generation of "tailor-made" microstructures under severe conditions of thermal gradients and solidification rates is one of these phenomena that is still poorly understood and insufficiently studied. The microstructures resulting from the L-PBF process are often textured in the direction of construction, inducing anisotropy in the mechanical properties. As these microstructures are more undergone than voluntarily generated, the aim of this thesis is to understand, control and modify the solidification microstructure of Inconel 718. In order to achieve this objective, a bibliographical study was carried out to understand the different theoretical principles of non-equilibrium solidification and to define the experimental levers that could be used to modify the microstructure. The operating parameters of melting, the construction and support strategies, the local wall thicknesses and geometric complexities of a part, and its size are all variables that influence the microstructure. Analytical thermal, coaxial experimental thermal and EBSD analysis are at the heart of this thesis work. Extensive test campaigns were carried out taking up one by one the levers established from merit functions until the final objective of the thesis was reached, namely the construction of a turbine blade comprising two distinct and optimized microstructures for its operation in service

Date de soutenance : jeudi 20 octobre 2022 à 14h00
Adresse de soutenance : École des Mines de Paris 60 boulevard Saint-Michel 75272 Paris – Salle BIBLIO
Directeur de thèse : Vincent GUIPONT
Co-encadrant : Christophe COLIN

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