Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
Au CNRS, sur le site du futuroscope, l'Institut PPRIME, en collaboration avec l'Université d'Arizona (USA), dans le cadre d'un projet CNRS–UofArizona PhD Joint Program, recrute un doctorant ou une doctorante pour étudier la durabilité des superalliages base nickel en combustion hydrogène.

1- CONTEXTE et SUJET DE THESE :
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Comment des gaz réactifs à haute température interagissent-ils avec des matériaux structuraux ?
Cette question est centrale pour de nombreux systèmes énergétiques et de propulsion, dans lesquels des superalliages structuraux sont exposés à des environnements chauds et réactifs contenant des espèces oxydantes, de la vapeur d’eau et des radicaux. Ces environnements induisent des processus de dégradation complexes impliquant les transferts thermiques, le transport d’espèces (diffusion), l’oxydation et l’évolution microstructurale. Pourtant, les mécanismes couplés à l’interface gaz–solide restent encore mal compris.

Ce projet de thèse vise à développer une nouvelle méthodologie pour étudier les interactions gaz–matériau dans des environnements réactifs, en combinant les disciplines de la combustion, des matériaux et la modélisation numérique. Le projet développe un dispositif canonique basé sur un brûleur à flamme plane, permettant d’exposer des échantillons de superalliages à des gaz bien caractérisés, dans des conditions contrôlées de température, de composition et d’écoulement.

Ces travaux de recherche s’inscrivent dans une nouvelle initiative interdisciplinaire à l’Institut Pprime (CNRS – ISAE-ENSMA), à l’interface entre la combustion et les matériaux à haute température, soutenue par une Chaire de Professeur Junior (CPJ) récemment attribuée, dédiée à la propulsion hydrogène et à l’aviation bas carbone.
Un premier doctorant a récemment débuté sur le projet, avec un travail portant sur la caractérisation microstructurale avancée de superalliages exposés ainsi que sur des expériences de référence en environnements synthétiques (ATG). Nous recherchons désormais un second doctorant, ayant un fort intérêt pour la modélisation numérique, afin de développer des modèles prédictifs basés sur la physique des interactions gaz–solide, tout en contribuant également aux campagnes expérimentales et à la caractérisation des échantillons.

2- OBJECTIF ET ACTIVITES :
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L’objectif est d’étudier la manière dont la vapeur d’eau à haute température produite par la combustion de l’hydrogène interagit avec des superalliages à base de Ni, dont elle pénètre le long des joints de grains et contribue à la dégradation du matériau. Le projet combine des expériences de combustion contrôlées avec des simulations multidimensionnelles de transport réactif couplé à l’interface gaz–solide, utilisées pour interpréter les observations expérimentales et identifier les mécanismes dominants. Ces résultats perme
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Des déplacements de courte durée, en France et à l'étranger, sont à prévoir.
Des déplacements de longue durée (plusieurs semaines à plusieurs mois), à l’University of Arizona, sont à prévoir.