CDD THESE - Effet des microstructures cémentées sur l'endommagement

John Cockerill, catalyseur d’opportunités

Animé depuis 1817 par l'esprit d'entreprendre et la soif d'innovation de son fondateur, le Groupe John Cockerill développe des solutions technologiques à large échelle pour répondre aux besoins de son temps : faciliter l'accès aux énergies bas carbone, permettre une production industrielle durable, préserver les ressources naturelles, contribuer à une mobilité plus verte, renforcer la sécurité et installer des infrastructures essentielles.

Son offre aux entreprises, aux Etats et aux collectivités se traduit par des services et des équipements associés dans les secteurs de l'énergie, de la défense, de l'industrie, de l'environnement, des transports et des infrastructures. Avec plus de 8 000 collaborateurs, John Cockerill a réalisé un chiffre d'affaires de 1,417 milliard d'euros en 2024 dans 28 pays, sur 5 continents. 

Niveau d'études : BAC+5

Localisation : Le projet sera mené dans le cadre d’une collaboration entre le CIRIMAT à Toulouse, ARQUUS à Versailles et l’ISL à Saint-Louis. Le doctorant sera principalement basé au CIRIMAT et effectuera des séjours à l’ISL pour la réalisation des essais balistiques.

Filière d'études spécifiques : Diplômé(e) d'ingénieur ou Master 2 en science et ingénierie des matériaux

Début de thèse : Septembre / octobre 2026

Sujet de la thèse : Effet des gradients microstructuraux induits par cémentation sur l’endommagement dynamique des aciers de blindage

Les aciers de blindage reposent sur un compromis entre dureté et ténacité afin de résister à la pénétration tout en conservant une capacité d’absorption d’énergie. Le traitement de cémentation permet aujourd’hui d’introduire des gradients de propriétés susceptibles d’améliorer ces performances. Cependant, ces gradients génèrent également des hétérogénéités microstructurales pouvant favoriser la localisation de la déformation et la rupture fragile sous impact. Par ailleurs, leur rôle réel en régime dynamique reste encore mal compris.

Dans ce contexte, ARQUUS, en partenariat avec le CIRIMAT et l’ISL, souhaite comprendre dans quelles conditions les gradients microstructuraux issus de la cémentation améliorent ou dégradent la résistance balistique. Le verrou scientifique principal concerne l’initiation de l’endommagement dans des microstructures hétérogènes soumises à des sollicitations dynamiques. Cette thèse vise à identifier les mécanismes d’endommagement sous impact, à analyser le rôle des gradients microstructuraux, à établir des liens entre microstructure locale et comportement dynamique, et à proposer des critères d’optimisation des aciers cémentés pour des applications de blindage.

Le travail débutera par le design de gradients microstructuraux contrôlés par cémentation et traitement thermique afin de moduler les profils de carbone, de microstructure et de dureté. Ces matériaux seront caractérisés par microscopie électronique, analyses chimiques locales et dureté afin de décrire les gradients microstructuraux. En parallèle, une approche numérique sera mise en œuvre afin de simuler les équilibres thermodynamiques et les phénomènes de diffusion du carbone, et de prédire les profils de concentration et les microstructures associées.

Des essais mécaniques seront ensuite réalisés du régime quasi-statique au régime dynamique, notamment à l’aide de barres de Hopkinson, pour identifier les mécanismes de localisation de la déformation et d’endommagement en lien avec la microstructure. Des analyses post-mortem permettront de relier les modes de rupture aux hétérogénéités microstructurales. Des essais balistiques conduits à l’ISL viendront compléter cette approche en conditions représentatives. Enfin, une approche de modélisation sera développée afin de relier gradients microstructuraux et comportement dynamique, et de proposer des critères d’optimisation des aciers cémentés pour le blindage.

Compétences techniques

• Connaissance des matériaux métalliques


• Microstructures


• Thermochimie


• Anglais niveau B2

Compétences fonctionnelles

• Autonomie


• Curiosité


• Capacité d’analyse


• Réactivité


• Sociabilité

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