Rapid solid-state phase transformations by combining controlled pulse heating experiments and Calphad consistent modeling considering the non-equilibrium

The purpose of the project is understanding the influence of the thermodynamic state of the interface on transformation mechanisms and phase selections.

The transitions under focus are (massive-type transformation) from diffusion controlled to interface-diffusion controlled and (martensitic-type transformation) from interface-diffusion controlled to interface controlled.

The conditions at the interface are characterized analyzing its thermodynamic state by combining experiment and simulation. Partner Friedrich Schiller University Jena (FSU, Germany) will develop controlled pulse heating experiments that allow for an in-situ, high resolution measurement of T-t curves and their assignment to local microstructures as well as high resolution electron microscopy/spectroscopy are employed.

Partner Mines Paris will develop a thermodynamic and kinetic model that considers velocity-dependent phase equilibria and interface thermodynamics. Being fully coupled with Calphad databases, simulations of the experiments will be performed to reach direct one-to-one comparisons.

The combination of the experimental and numerical investigations will be the foundation for this collaborative project and its final goal: revisit interpretations of the transitions between solid-state transformations involving massive type interface diffusion-controlled reactions.

more detail here  : 

https://www.cemef.minesparis.psl.eu/wp-content/uploads/2024/10/Phd_RAPID_CEMEF.pdf

You can submit your application online by filling in the CEMEF form at :

https://applyfor.cemef.mines-paristech.fr/phd/

Leader mondial dans le domaine des matériaux, des procédés et de leur modélisation, le CEMEF réalise une recherche partenariale avec l'industrie et forme des experts (doctorats et mastère spécialisé).

Pluridisciplinaire, le CEMEF étudie tous les types de matériaux (métaux et alliages métalliques, polymères synthétiques et issus de la biomasse, composites, béton...) et de procédés industriels en s’intéressant aux différentes étapes de la vie du matériau : élaboration -> mise en forme -> traitements thermiques -> assemblage -> propriétés d'usage -> recyclage.

Elément majeur d’innovation, sa compréhension du comportement des matériaux aux différentes échelles, de l'interaction outil-matière, de l’impact des procédés sur les propriétés finales permet l’optimisation et le développement de procédés de fabrication de plus en plus complexes et contraints (technologie, énergie, environnement…).

Il s’appuie sur des approches couplant techniques expérimentales et modélisations numériques

Le CEMEF, c'est plus de 160 ingénieurs, chercheurs, étudiants, techniciens, animés par la même curiosité face à la complexité des phénomènes, la même envie de se dépasser pour agrandir le champ des connaissances, le même goût du défi scientifique.

C’est un centre de recherche de MINES Paris PSL, associé au CNRS.

Spécialisations : polymères, bioplastiques, composites, métaux, alliages métalliques, transformation des matériaux, physique, mécanique, thermique, propriétés d'emploi, tenue en service, modélisation numérique, développement logiciel, calcul intensif, surfaces.

Engineer or Master 2, in the fields of physics, materials or mechanics.

Student attracted by topics related to modelling and numerical simulation of physical phenomena and materials engineering.

The PhD student will receive the training necessary for his research activities, including scientific computing and programming, in particular to master the dedicated computing tools.

Contact  : 

• Charles-André GANDIN (charles-andre.gandin@minesparis.psl.eu)
• Gildas GUILLEMOT (gildas.guillemot@minesparis.psl.eu)

Gross annual salary 27k€