Optimisation des pertes dans un alliage ferromagnétique par insertion de couches isolantes obte[...]

TN France; Bourgogne-Franche-Comté; Sur place; EUR 20 000 - 40 000; Plein temps

Résumé du poste

Une opportunité de thèse est ouverte pour optimiser les pertes magnétiques dans des alliages ferromagnétiques par la fabrication additive. Le projet implique la fabrication de composants innovants, l'analyse de leur performance et une collaboration avec plusieurs institutions de recherche. Le candidat idéal aura une formation en matériaux et des compétences en analyse microstructurale.

Qualifications

• Connaissance des alliages ferromagnétiques et de leur fabrication.
• Expérience en caractérisation des matériaux.
• Compétences en fabrication additive souhaitées.

Responsabilités

• Fabriquer et positionner des composants feuilletés issus de la fabrication additive.
• Comparer les performances magnétiques et mécaniques des composants.
• Réaliser des essais de caractérisation magnétique en collaboration avec des partenaires.

Connaissances

Analyse microstructurale

Caractérisation mécanique

Fabrication additive

Formation

Master en matériaux ou ingénierie

Description du poste

Optimisation des pertes dans un alliage ferromagnétique par insertion de couches isolantes obtenues par fabrication additive

CNRS-ICB-Université de Bourgogne

bourgogne-franche-comte, fr, France

Topic description

La fabrication additive (FA) a révolutionné la conception mécanique en permettant la réalisation de formes complexes tout en minimisant la matière utilisée. Dans le domaine des machines électriques, la FA est encore peu développée, mais de nombreux chercheurs et industriels étudient ses potentialités.

Les procédés tels que la FLLP (Fusion Laser sur Lit de Poudre, aussi appelé SLM ou LPBF) et DMD (Dépôt de Métal Direct, aussi appelé DED ou LENS) pourraient permettre de dépasser les limites du laminage. Des couches de matériaux ferromagnétiques de moins de 0,3 mm d'épaisseur pourraient être produites, avec des microstructures spécifiques, permettant d'augmenter la teneur en Si tout en conservant des caractéristiques mécaniques adéquates. La FA pourrait également permettre la fabrication de composants feuilletés alternant couches ferromagnétiques et isolantes.

L'objectif de la thèse est de fabriquer et positionner ces composants feuilletés issus de la FA, en comparant leurs performances magnétiques et mécaniques à celles des composants laminés.

Utiliser un alliage Fe-6,5%Si au lieu de Fe-3%Si, courant dans ces applications, permettrait de réduire considérablement les pertes magnétiques, notamment par courant de Foucault, améliorant ainsi le rendement grâce à ses propriétés magnétiques supérieures.

Cependant, la forte teneur en Si rend ces alliages peu ductiles, compliquant leur mise en forme par laminage à froid. La FA offre des opportunités pour contourner ces limitations en permettant la fabrication de composants sans ces restrictions traditionnelles.

Une étude de faisabilité a été menée pour la fabrication de composants massifs en alliages de fer à fort taux de Si par FLLP. Cependant, l'atténuation des pertes par courants de Foucault reste un défi majeur. L'introduction de structures isolantes à l'échelle méso-scopique est une solution prometteuse pour réduire ces pertes et obtenir des performances comparables à celles des tôles classiques. Cela implique de réduire l'épaisseur des couches ferromagnétiques.

Le projet vise également à comprendre l'impact des paramètres de fabrication sur la microstructure, ainsi que sur les réponses mécanique, électrique et magnétique des structures. La caractérisation fine des interfaces, notamment en termes de composition chimique et de contraintes résiduelles, sera essentielle. Des essais sur des tores et des blocs seront réalisés pour des caractérisations magnétiques, en collaboration avec l’UTC, APERAM, et le CEA-LITEN. Des traitements thermiques seront appliqués pour optimiser les propriétés, en collaboration avec ces partenaires, notamment pour modéliser ces processus.

• Investigations microstructurales et analyses chimiques locales avant TTH
• Investigations microstructurales et analyses chimiques locales après TTH
• Caractérisations mécaniques par micro-dureté et étude des contraintes internes par DRX
• Étude des relations entre paramètres de procédé, microstructure, propriétés mécaniques et magnétiques