Ingénieur de Recherche en caractérisation du comportement thermo-chemio-mécanique de céramiques de SiC

Missions :
Le LTeN (UMR CNRS 6607) coordonne depuis le 1er octobre 2022, le programme ANR ORCHESTRA (Optimisation topologique d'architectures 3D à base de SiC pour la génération efficace de chaleur à haute température dominée par les transferts radiatifs) qui vise à concevoir de nouveaux échangeurs de chaleur durables à haute de température à base de carbure de silicium (SiC). Ces échangeurs peuvent être utilisés en tant qu’absorbeurs solaires volumiques qui sont des éléments clés pour permettre la conversion du rayonnement solaire concentré (1-5 MW/m2) en air chaud (environ 1000°C). ORCHESTRA réunit 4 partenaires académiques autours d’actions complémentaires : le GeM Nantes (mécanique multi-échelle, suivi expérimental de fronts de fissuration par méthode optique rapide), l'IFPEN Rueil-Malmaison (optimisation topologique/comportement mécanique de milieux poreux), l'IRCER Limoges (fabrication additive de réseaux poreux à base de SiC) et le LTeN (optimisation topologique convecto-conducto-radiative, comportement thermo-fluidique et chocs thermiques à haute température).
La conception des réseaux architecturés de SiC combine, ici, optimisation topologique thermo-fluidique et fabrication additive. Un point clé permettant de garantir la durabilité de ces architectures 3D en SiC est de s’assurer qu’ils peuvent endurer un grand nombre de cycles thermiques (environ 10000) à haut flux radiatif (comme dans une centrale solaire à tour réelle) tout en préservant leur intégrité. Pour ce faire, un nouveau banc utilisant un laser de puissance de 2 kW (1 µm) a été mis en place dans une salle sécurisée au LTeN. Les échantillons, ici tous denses, sont positionnés sur un porte-échantillon calorifugé et chauffés en face avant. Deux caméras, infrarouge et visible, permettront de suivre dynamiquement les évolutions, en face arrière, des champs de température et de déformation mécanique. Il convient maintenant d’exploiter les différents cycles thermiques qui peuvent être programmés (montées et descentes en température, température de palier, atmosphère de chauffe) et de confronter les champs mesurés à ceux issus de calculs réalisés par éléments finis (FreeFEM). Il sera alors possible de définir les charges thermiques permettant de préserver l’intégrité des céramiques denses de SiC qui seront étudiées. Les résultats permettront par ailleurs d’alimenter les réflexions autours de futurs programmes visant à développer de nouveaux radiants électriques à base de SiC pouvant fonctionner jusqu’à 1600°C.


Activités :
- Piloter un banc de chauffage à haute température à base d’un laser de puissance
- Caractériser les flux thermiques et les champs de température par thermographie infrarouge (recours aux méthodes inverses)
- Développer de l'imagerie rapide sur des échantillons denses
- Proposer des lois de comportement thermo-chemio-mécanique et des critères préservant l’usage des échantillons.
- Présenter les résultats dan
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