Proposition de stage de Master 2
Génie des procédés/Science des matériaux
Modélisation des équilibres de précipitation de produits de corrosion sur alliage d’aluminium en eau de mer
Encadrement : Laurent Cassayre (chercheur CNRS), Julien Jaume (post doctorant), Anthony Diderot (doctorant)
Lieu : Laboratoire de Génie Chimique, Toulouse (site de Labège/Ensiacet)
Période : février (date à préciser en fonction de la formation) à mi-juillet 2023
Mots-clefs : (bio)corrosion, calculs d’équilibres thermodynamiques, caractérisation de matériaux
- Contexte scientifique
Au cours des dix dernières années, il a été découvert et démontré qu’une couche protectrice se forme naturellement sur la surface de l’alliage Al-Mg sous l’effet d’interactions entre micro-organismes et métal en milieu marin [1-3]. Les modifications de surface des métaux induites par l’activité des microorganismes sont un phénomène généralement connu sous le nom de biocorrosion (ou MIC pour Microbiologically Influenced Corrosion). Si ce phénomène a été largement caractérisé sur acier, la biocorrosion des alliages d’aluminium reste peu connue, en particulier les facteurs de développement et les propriétés physicochimiques de la couche protectrice observée.
De premiers résultats ont été obtenus dans le cadre d’une collaboration entre le Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) à Lisbonne et le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) à Toulouse. Ils ont permis d’initier un programme de recherche financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), le projet MICOATEC. Ce projet vise à comprendre le processus de croissance et caractériser les propriétés physicochimiques de la couche formée, les connaissances acquises devant servir de base et aboutir à sa réplication abiotique en tant que revêtement anticorrosion. L’objectif est de s’inspirer de l’activité microbienne naturelle pour développer une technologie de revêtement anticorrosion innovante.
- Objectif du stage
Afin de proposer un revêtement contre la corrosion plus respectueux de l’environnement, nous souhaitons mettre au point une protection abiotique des alliages d’aluminium en milieu marin calquée sur les mécanismes naturels. Pour cela les réactions chimiques menant à la précipitation des couches solides complexes observées doivent encore être mieux comprises.
L’objectif principal du stage, qui contribuera au projet MICROATEC et notamment à une thèse en cours, consiste à avancer dans la compréhension de ces mécanismes en réalisant (i) un travail de simulation thermodynamique destiné à comprendre quels sont les paramètres clés du procédé naturel (composition du milieu, température, pH, Eh) qui conduit à la formation des composés de cette couche (ii) un travail expérimental visant à étayer les résultats des calculs.
- Missions
Ce stage comportera deux volets :
Modélisation : L’étudiant aura en charge un travail de modélisation consistant à calculer les équilibres solide-liquide afin de déterminer les conditions physico-chimiques favorables à la formation du dépôt protecteur. Il sera formé et utilisera différents logiciels spécifiques (OLI, Phreeqc, FactSage) pour effectuer ces calculs.
Expérimentation : Afin d’évaluer la pertinence des résultats obtenus par le calcul, l’étudiant sera également amené à réaliser différentes expérimentations. Des essais ciblés de préparation de couches protectrices seront effectués avec des systèmes modèles. Les revêtements obtenus seront caractérisés par diverses techniques d’analyses ( MEB-FEG, DRX, TEM ). Des dosages acido-basiques dans l’eau de mer (naturelle ou artificielle) viendront compléter les données.
Ce stage concrétisera la collaboration de deux équipes du LGC : d’une part, l’équipe « biofilms électroactifs » spécialiste de biocorrosion et pionnière dans l’étude des comportements des alliages d’aluminium en milieu marin, et d’autre part l’équipe « méthodes et outils génériques pour la modélisation et la simulation » mettant notamment en œuvre des approches thermodynamiques pour le développement de procédés.
Ce projet permettra en particulier au stagiaire d’évoluer dans un laboratoire de recherche reconnu au niveau international, de participer à un projet collaboratif impliquant de nombreux chercheurs, de se former et d’approfondir des aspects techniques (utilisation de logiciels de calculs thermodynamique, caractérisation de matériaux), et enfin d’éventuellement préparer une candidature à une bourse de thèse.
- Modalités de candidature
Envoyer un CV et une lettre de motivation aux trois contacts : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. ; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. ; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Références :
- M.J. F. Marques et al, AA 5083 Al Alloy Corrosion in Estuarine Environment, Poster at Eurocorr 2013, Estoril, Portugal.
- M.J. F. Marques, G. Pavanello, F. Garaventa, T. C. Diamantino, M. Faimali, R. Basséguy, Influence of microbial activity on Al Alloys in marine medium: natural vs artificial seawater. Oral presentation at Eurocorr 2017, Prague, Czech Republic.
- J. Jaume, M.J.F Marques, M.L. Délia, R. Basséguy,“Surface modification of 5083 aluminum-magnesium induced by marine microorganisms” Corrosion Science, 194 (2022).
