Hydrodynamique et Perméabilité des Grains Équiaxes Empilés dans les Lingots d'Acier H/F CNRS

La composition chimique des lingots d'acier de coulée utilisés pour la forge de composants haute performance n'est pas uniforme. Des hétérogénéités chimiques, appelées ségrégations, se forment inévitablement lors de la solidification. Elles ne peuvent pas être complètement éliminées au cours du procédé de fabrication. Par conséquent, les pièces forgées présentent des variations locales de composition chimique, pouvant avoir un impact significatif sur leurs propriétés mécaniques.

La prédiction de ségrégations chimiques à l'échelle du produit (macroségrégations) dans les lingots d'acier par des modèles numériques reste insatisfaisante. Une des raisons principales est la représentation trop simpliste des écoulements qui traversent la zone de solidification - la zone pâteuse. Les travaux récents indiquent que la modélisation de la perméabilité hydrodynamique de la zone de grains équiaxes empilés est un élément clé qui doit être amélioré. Des lois constitutives simples, du type Kozeny-Carman, sont actuellement utilisées pour modéliser la perméabilité de la zone pâteuse.

L'objectif de ce projet est de proposer des nouvelles lois de perméabilité de la zone pâteuse équiaxe à l'aide d'une démarche de modélisation multi-échelles.
Activités
Le chercheur postdoctoral (H/F) mènera les activités suivantes :

(1) Il/Elle caractérisera la perméabilité hydrodynamique d'un lit constitué de grains équiaxes pour des conditions applicables aux lingots d'acier. La perméabilité sera déterminée par des simulations numériques d'écoulement à travers un milieu poreux constitué de grains dendritiques équiaxes empilés. Ces simulations seront réalisées par des modèles numériques de recherche qui simulent la solidification d'un groupe de grains équiaxes et les écoulements du liquide autour et entre ces grains.

(2) Elle/Il proposera des nouvelles lois constitutives de perméabilité.

(3) Il/Elle intégrera les nouvelles lois dans les logiciels de simulation du procédé de coulée, développés à l'IJL et les validera par comparaison des prédictions de macroségrégation avec des caractérisations chimiques réalisées sur des pièces industrielles.

Le/la chercheur(e) postdoctoral(e) travaillera sous la supervision du Dr Miha Založnik et du Pr Hervé Combeau, experts en solidification, ainsi que du Dr Jean-Sébastien Kroll-Rabotin, expert en dynamique des fluides multiphasiques. Il/elle fera partie du groupe Solidification et collaborera étroitement avec des partenaires industriels. Il/elle bénéficiera d'un environnement scientifique interdisciplinaire : science des matériaux, métallurgie, transferts de chaleur et de masse, modélisation numérique, expérimentation et caractérisation à l'échelle du laboratoire et de l'industrie.
Compétences
Profil recherché :
- Doctorat en génie mécanique, science des matériaux ou physique.
- Bonnes connaissances en transferts de chaleur et de masse, dynamique des fluides et méthodes numériques.
- Expérience en modélisation numérique (la méthode des volumes finis sera appréciée).
- Maîtrise de la programmation informatique (C++, Python, OpenFOAM®).
- Aptitude à la rédaction de rapports techniques et à la présentation des résultats.
- Esprit d'initiative, capacités de résolution de problèmes et sens du travail en équipe.
- Maîtrise de l'anglais ; des connaissances en français seraient un atout.

Contexte de travail

L'Institut Jean Lamour (IJL) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université de Lorraine. Spécialisé en science et ingénierie des matériaux et des procédés, il couvre les champs suivants : matériaux, métallurgie, plasmas, surfaces, nanomatériaux, électronique.
En 2025, l'IJL compte 259 permanents (34 chercheurs, 133 enseignants-chercheurs, 92 IT-BIATSS) et 374 non-permanents (136 doctorants, 48 post-doctorants / chercheurs contractuels et plus de 190 stagiaires), d'une soixantaine de nationalités différentes. Il collabore avec plus de 150 partenaires industriels et ses collaborations académiques se déploient dans une trentaine de pays. Son parc instrumental exceptionnel est réparti sur 4 sites dont le principal est situé sur le campus ARTEM à Nancy.
L'étude sera réalisée au sein de l'équipe Solidification.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
L'Institut Jean Lamour (IJL) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université de Lorraine. Spécialisé en science et ingénierie des matériaux et des procédés, il couvre les champs suivants : matériaux, métallurgie, plasmas, surfaces, nanomatériaux, électronique.
En 2025, l'IJL compte 259 permanents (34 chercheurs, 133 enseignants-chercheurs, 92 IT-BIATSS) et 374 non-permanents (136 doctorants, 48 post-doctorants / chercheurs contractuels et plus de 190 stagiaires), d'une soixantaine de nationalités différentes. Il collabore avec plus de 150 partenaires industriels et ses collaborations académiques se déploient dans une trentaine de pays. Son parc instrumental exceptionnel est réparti sur 4 sites dont le principal est situé sur le campus ARTEM à Nancy.
L'étude sera réalisée au sein de l'équipe Solidification.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.