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Caractérisation microstructurale par tomographie ultrasons-laser volumiques

Défis technologiques Fabrication additive, nouvelles voies d’économie de matériaux Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif

Résumé du sujet

Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans le cadre de la conception de méthodes innovantes en caractérisation de matériaux. La thèse vise la mise au point d’une nouvelle technique tomographique de caractérisation de microstructures en employant des ultrasons-laser volumiques. Dans l’état de l’art, les méthodes acoustiques que sont le microscope acoustique à balayage et la spectroscopie opto-acoustique à ondes de surface conduisent à une imagerie des grains mais uniquement au niveau de la surface de l’échantillon. Or les procédés de fabrication industrielle (en métallurgie, soudage, fabrication additive…) peuvent faire apparaitre une inhomogénéité spatiale de la microstructure comme par exemple des gradients de taille de grain avec la profondeur au sein du composant. La diffraction par rétrodiffusion des électrons (EBSD) fournit aussi une imagerie surfacique des grains mais présente des inconvénients dont la restriction sur la taille de l'échantillon et la nécessité de faire des coupes transversales à travers l'échantillon pour imager son volume.
L’idée proposée est alors de développer une technique de tomographie par ultrasons-laser de volume qui permettrait de remonter à la taille de grains le long de zones d’un composant voire d’obtenir une imagerie de microstructures à gros grains et une détermination locale de l’orientation cristallographique. Le principal objectif de la thèse sera donc de concevoir un tel outil expérimental de caractérisation et d’en optimiser le design à l’aide d’un jumeau numérique à développer.

Laboratoire

Département d’Instrumentation Numérique
Service de Simulation et Intelligence Artificielle
Laboratoire de Simulation, Modélisation et Analyse
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