Thèse Durabilité des Matériaux Réfractaires en Conditions Extrêmes Approche Expérimentale et Modélisation Thermomécanique pour les Procédés Décarbonés H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de technologie de Troyes École doctorale : Sciences Pour l'Ingénieur Laboratoire de recherche : Laboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée Direction de la thèse : Carl LABERGERE Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-08T23:59:59 La décarbonation des procédés industriels à haute température constitue un enjeu majeur de la transition énergétique, en particulier pour les secteurs fortement émetteurs de gaz à effet de serre. Le recours à des sources de chaleur décarbonées, telles que l'électrification ou l'hydrogène, modifie profondément les conditions de fonctionnement (flux thermiques, modes de chauffage, gradients), avec un impact direct sur la durabilité des matériaux réfractaires utilisés dans ces installations.

Dans ce contexte, le projet de thèse vise à comprendre et prédire le comportement des matériaux réfractaires soumis à des conditions thermomécaniques extrêmes. Les mécanismes de dégradation (fissuration, endommagement, transformations microstructurales) restent aujourd'hui mal compris, notamment en raison du manque de données expérimentales fiables en conditions représentatives et de modèles prédictifs validés.

La thèse repose sur une approche interdisciplinaire combinant expérimentation avancée, caractérisation des matériaux et modélisation thermomécanique. Des essais seront réalisés sous flux thermique élevé à l'aide d'un simulateur solaire, avec des mesures couplées de champs de température (thermographie infrarouge) et de déformation (corrélation d'images numériques). Ces données permettront d'observer in situ les mécanismes d'endommagement.

En parallèle, des matériaux réfractaires (carbure de silicium, alumine) seront caractérisés à différentes échelles (microstructure, propriétés thermophysiques et mécaniques). Ces résultats alimenteront le développement de modèles thermomécaniques avancés (non locaux, micromorphes) capables de décrire les phénomènes de fissuration et d'endommagement sous gradients thermiques sévères.

Une analyse intégrée des données expérimentales et des simulations permettra de valider les modèles et de proposer un cadre prédictif du comportement des matériaux en conditions extrêmes. À terme, ce travail contribuera à améliorer la durabilité des matériaux et la fiabilité des procédés industriels décarbonés.

La thèse s'inscrit dans une collaboration entre l'ITheMM (URCA) et le LASMIS (UTT), s'appuyant sur des plateformes expérimentales de pointe et une expertise reconnue en modélisation. Elle s'intègre dans une dynamique structurante en lien avec les enjeux matériaux-énergie à l'échelle régionale et nationale. La décarbonation des procédés industriels à haute température constitue un enjeu majeur de la transition énergétique. Le recours à des sources de chaleur décarbonées (électrification, hydrogène) modifie fortement les conditions de fonctionnement (flux thermiques, gradients, modes de chauffage), impactant la durabilité des matériaux réfractaires.
Cependant, les mécanismes de dégradation en conditions extrêmes (fissuration, endommagement, transformations microstructurales) restent insuffisamment compris. Le manque de données expérimentales fiables en conditions représentatives et l'absence de modèles prédictifs robustes constituent des verrous scientifiques majeurs. L'objectif de la thèse est de comprendre et prédire la durabilité des matériaux réfractaires soumis à des conditions thermomécaniques extrêmes. Il s'agit d'identifier les mécanismes de dégradation, de relier sollicitations thermiques, microstructure et comportement mécanique, de produire des données expérimentales fiables en conditions représentatives, et de développer des modèles prédictifs du comportement et de l'endommagement. La thèse repose sur une approche interdisciplinaire combinant expérimentation, caractérisation et modélisation :

Essais en conditions extrêmes sous haut flux thermique (simulateur solaire)
Mesures in situ de champs de température (thermographie infrarouge) et de déformation (corrélation d'images numériques)
Caractérisation multi-échelle de matériaux réfractaires (SiC, AlO)
Développement de modèles thermomécaniques avancés (non locaux, micromorphes)
Identification des paramètres et validation par confrontation expériences/simulations