Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie

Les professeurs du Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux travaillent étroitement avec diverses industries dans plusieurs projets de recherche. Cette coopération permet de vous offrir un grand choix de sujets intéressants et pertinents pour la société moderne. Vous aurez aussi accès aux installations et équipements des institutions collaboratrices.

• Directeur à trouver avant l'admission: vous devrez trouver le professeur qui acceptera de superviser vos travaux de recherche avant votre admission. Cette étape est obligatoire pour la poursuite de vos études. Comment trouver votre directeur et votre projet de recherche.
• Temps complet: peut uniquement être suivi à temps complet.

Domaines d'expertise

• Exploitation minière
• Mécanique des roches
• Mécanisation des mines
• Traitement des minerais et métallurgie extractive
• Optimisation des procédés
• Métallurgie physique et science des matériaux
• Technologie et aluminium
• Biomatériaux et bio-ingénierie
• Ingénierie de surface
• Imagerie médicale

Ce programme s'adresse principalement au titulaire d'une maîtrise ès sciences en matériaux et métallurgie ou d'un diplôme jugé équivalent.

Vos perspectives de carrière iront de la conception technique à la gestion, en passant par la recherche, l'exploitation, la fabrication et la vente. Votre formation pourrait aussi vous mener à la production et au transport d'énergie, aux télécommunications optiques ou en hyperfréquence, à la fabrication et à l'exploitation d'ordinateurs ainsi qu'à la conception d'instruments électroniques.

Les connaissances fondamentales acquises vous permettront d'accéder à des postes dans le secteur de l'enseignement supérieur.

• Aciéries
• Alumineries
• Centres de recherche
• Fabricants automobiles
• Fabricants d'accessoires domestiques
• Firmes de consultants
• Industrie aéronautique
• Universités

L'univers des sciences et des technologies évolue à un rythme exponentiel. La vie est en mutation, l'environnement est en transformation. Cette réalité engendre l'émergence de nombreux nouveaux défis qui devront être relevés par la communauté scientifique. La Faculté des sciences et de génie entend continuer à contribuer à l'avancement de la société par la formation de scientifiques et d'ingénieurs compétents.

Plus de 1200 étudiants à la maîtrise et au doctorat participent annuellement à la recherche dans les laboratoires de sciences et de génie. Leur contribution constitue le moteur et la raison d'être de la recherche à la Faculté.

Corps professoral

Les quelque 260 professeurs de la Faculté, tous experts dans leur discipline, sont pour la plupart réputés sur les scènes québécoise, canadienne et internationale. Grâce à l'excellence de son corps professoral et à la diversité de ses champs d'études, la Faculté se classe parmi les meilleures facultés universitaires de recherche au Canada.

Mobilité internationale

La Faculté maintient une présence active sur la scène internationale grâce à la signature d'accords-cadres, de programmes et de partenariats internationaux. Ces actions favorisent la mobilité des étudiants et des professeurs, le financement de projets spéciaux, la création de réseaux internationaux de recherche et le recrutement à l'international.

Services aux étudiants

La Faculté prend grand soin de mettre à jour périodiquement tous ses programmes afin de s'assurer qu'ils suivent l'évolution des différents domaines du savoir et qu'ils répondent aux besoins de la société. Au fil des ans, plusieurs services et ressources de toute nature ont été mis sur pied pour vous aider à atteindre vos objectifs de formation, à vous intégrer plus facilement dans la communauté facultaire et à vous préparer adéquatement au marché du travail.

Au Bureau des bourses et de l'aide financière, vous trouverez toute l'information concernant les sources possibles pour le financement de vos études, notamment les différents programmes d'aide financière gouvernementaux et les programmes de bourses d'admission, d'excellence ou de mobilité.

La majorité des projets de recherche menés à la Faculté reçoivent des subventions généreuses qui permettent aux étudiants d'intégrer les équipes de recherche et de recevoir une rémunération sous forme de bourse ou de salaire dont les montants peuvent atteindre 15000$ à la maîtrise et 19000$ au doctorat.

Grâce à de généreux donateurs et au soutien de partenaires de l'industrie, plus de 3 M$ en bourses sont offerts aux étudiants des cycles supérieurs, s'ajoutant aux autres sommes reçues.

Consultez l'ensemble des sources de financement aux cycles supérieurs de la Faculté.

L'Université Laval consacre chaque année 4,6 M$ à la réussite de ses étudiantes et étudiants inscrits à un programme de maîtrise ou de doctorat. Les Bourses de réussite de la Faculté des études supérieures et postdoctorales récompensent la réalisation des différentes étapes de votre programme, de l'admission jusqu'à la diplomation.

Plusieurs ressources sont à votre disposition pour vous permettre de planifier le coût de vos études:

• Estimation du budget pour une année d'études
• Détail des droits de scolarité
• Calculateur de budget
• Programme d'exemption des droits de scolarité supplémentaires pour étudiant étranger

Philosophiæ doctor (Ph. D.)

Recherche

L'étudiant doit réaliser toutes les activités de recherche prévues dans son programme.

Grade et discipline

Le candidat détient la maîtrise en mines ou matériaux et métallurgie, ou un diplôme jugé équivalent.

Le titulaire d'une maîtrise dans un domaine connexe aux sciences minières, métallurgiques et des matériaux peut également être admissible.

Moyenne

Le candidat a obtenu une moyenne de cheminement dans le programme ou de diplomation égale ou supérieure à 3 sur 4,33.

Scolarité préparatoire

Après l'analyse du dossier d'admission et en fonction de la préparation antérieure du candidat, la direction de programme peut imposer une scolarité préparatoire.

Directeur de recherche

Avant de faire sa demande d'admission, le candidat doit prendre contact avec l'un des professeurs du programme. La direction de programme ne peut admettre un candidat que si un professeur a accepté de diriger ses travaux de recherche.

Exigences linguistiques

L'enseignement à l'Université Laval se fait en français. La maîtrise du français écrit et parlé est donc essentielle.

Même si la connaissance du français et de l'anglais n'est pas une condition d'admission, la réussite de ce programme d'études est liée à la capacité de l'étudiant de lire et de comprendre des textes en français et en anglais. L'étudiant qui ne maîtrise pas suffisamment ces langues pourrait éprouver des difficultés dans ses études. L'étudiant doit s'assurer d'avoir une bonne compréhension du français et de l'anglais et, si nécessaire, prendre des mesures pour développer ses compétences linguistiques en cours de formation (par exemple à l'École de langues de l'Université Laval). En cas de lacunes importantes, la direction de programme peut imposer des correctifs.

Documents à présenter dans la demande d'admission en plus des pièces exigées par le Bureau du registraire

• trois rapports d'appréciation

Passage accéléré au doctorat

Exceptionnellement, un candidat peut être admis au doctorat sans être tenu de rédiger son mémoire de maîtrise, en se prévalant d'une disposition qui permet le passage au doctorat sans avoir franchi toutes les étapes de la maîtrise. (Voir Règlement des études). Dans ce cas, on exige du candidat qu'il rédige un rapport de recherche et qu'il expose l'état de ses travaux de recherche au cours d'un séminaire, en présence d'étudiants et de professeurs du Département, et que sa demande soit appuyée par écrit par son directeur de recherche ainsi que, le cas échéant, par son codirecteur. L'excellence du dossier demeure le critère déterminant.

Sélection

En faisant sa demande d'admission, le candidat doit indiquer le champ dans lequel il entend se spécialiser. La direction de programme tient alors compte des ressources humaines et matérielles du Département pour réaliser le projet d'études et de recherche.

L'excellence du dossier (relevés de notes des premier et deuxième cycles, rapports d'appréciation, curriculum vitae, publications, etc.) constitue le principal critère d'admission.

Exigence de protection contre la COVID-19

Depuis le 15 octobre 2021, les étudiantes et les étudiants doivent être adéquatement protégés contre la COVID-19 pour pouvoir accéder à un établissement de santé et de services sociaux ou à un centre de recherche attenant à un tel établissement dans le cadre de leur formation au Québec.

Selon le cheminement d'études dans ce programme, cette exigence pourrait être applicable. Si tel est le cas, il est de la responsabilité de l'étudiante ou de l'étudiant de se conformer à l'exigence et de présenter sa preuve de statut vaccinal selon les modalités que la direction du programme, la superviseuse ou le superviseur lui fera connaître. Toute personne refusant d'être adéquatement protégée contre la COVID-19 verra son cheminement d'études compromis.

La date limite à respecter pour déposer une demande d'admission varie selon le type de candidature. L'information complète se trouve à la page Dates limites de dépôt.

Ce programme a pour objectif de former un chercheur ou un ingénieur spécialiste apte à entreprendre des programmes de recherche appliquée et des programmes de développement ou d'amélioration de procédés industriels, et à poursuivre des recherches originales de manière autonome. Les connaissances fondamentales acquises permettent aussi d'accéder à des postes dans l'enseignement supérieur.

L'étudiant au doctorat doit s'inscrire à temps complet à son programme pendant au moins trois sessions. Cette exigence de temps complet peut être satisfaite à tout moment en cours d'études, y compris durant les sessions d'été.

Pour information :

Karine Fortin
Agente de gestion des études
cyclesup.GMNGML@gmn.ulaval.ca

Directeur du programme

Gaétan Laroche
gaetan.laroche@gmn.ulaval.ca

Le mode de présentation des résultats du travail de recherche est la thèse. La version originale de la thèse doit être soumise à la prélecture, qui est une étape obligatoire de l'évaluation de la thèse dans ce programme. Elle consiste à faire lire la version originale de la thèse par un professeur étranger au travail de l'étudiant avant que ne soit donnée l'autorisation de déposer la version qui sera soumise à l'évaluation par un jury.

Avec l'autorisation de la direction de programme, la thèse peut être constituée en grande partie de publications. Dans ce cas, toutefois, les publications doivent être présentées comme des parties d'un texte de synthèse qui doit comprendre les rubriques habituelles d'une thèse de doctorat (problématique, état de la question, méthodologie, résultats, discussion et conclusion). Lorsque plusieurs auteurs ont participé à la rédaction des publications, la thèse doit faire clairement mention de la contribution de l'étudiant.

Le jury est formé d'au moins quatre membres: le directeur de recherche, deux professeurs de l'Université Laval et un examinateur de l'extérieur. La valeur scientifique (rigueur d'analyse, portée et caractère novateur des résultats, etc.) ainsi que la présentation sont évaluées. Après examen des rapports des examinateurs, la direction de programme peut recommander la soutenance, présidée normalement par le doyen de la Faculté, et qui ne peut avoir lieu qu'en présence d'au moins trois examinateurs.

Tout étudiant qui s'inscrit au programme de doctorat du Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux est soumis à deux épreuves de qualification aux études doctorales. La première épreuve (A) comprend un rapport écrit où le candidat expose la problématique, les objectifs, la méthodologie et un calendrier détaillé de la réalisation de son projet de recherche. Ce rapport écrit est déposé auprès de la direction de programme qui choisira la date pour la présentation orale. Lors de cette présentation orale (30 minutes) devant un jury, l'étudiant doit répondre aux questions particulières du rapport et de la présentation. La deuxième épreuve (B) est un examen oral qui a pour objectif de vérifier les connaissances de l'étudiant dans son domaine de recherche, sa capacité de communiquer oralement et sa capacité de poursuivre avec succès son programme d'études. Ces deux épreuves se font dans la même journée, pendant la troisième session d'inscription.

On demande à l'étudiant durant son programme d'études, et surtout vers la fin de celui-ci, de participer à la publication de ses travaux sous forme de communications dans des revues scientifiques ou lors de congrès.

Plusieurs projets de recherche sont effectués par les professeurs de la Faculté dans différents domaines des sciences et du génie. La Faculté des sciences et génie a un budget annuel de près de 70 M$ en recherche. Les professeurs reçoivent du financement de diverses sources, notamment des plus importants organismes subventionnaires au pays (CRSNG, FQRNT). Durant vos études, il vous sera possible de participer et de collaborer à leurs travaux de recherche pour parfaire votre formation.

La Faculté compte:

• 2 chaires d'excellence de recherche du Canada
• 27 chaires de recherche du Canada
• 9 chaires de recherche industrielle du CRSNG
• 3 chaires de recherche Sentinelle Nord
• 6 chaire en partenariat
• 8 chaires de leadership en enseignement
• 23 centres et instituts de recherche reconnus par le Conseil universitaire
• 1 réseau de centres d'excellence du Canada
• 1 réseau stratégique du CRSNG

Les domaines d'excellence à la Faculté sont nombreux et variés:

• Données et IA
• Écosystèmes nordiques
• Eau et environnement
• Énergie et développement durable
• Optique, photonique et laser
• Procédés et productique
• Ressources naturelles
• Robotique et environnement intelligent
• Santé et sciences biomédicales
• Science des matériaux
• Sciences fondamentales
• Systèmes biologiques

Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux

La force en recherche du Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux repose, entre autres, sur l'excellence de ses étudiants aux cycles supérieurs originaires de tous les continents et sur une équipe professorale hautement compétente. Le large éventail de projets de recherche de nature appliquée ou fondamentale offert vous permettra de trouver le domaine qui répondra à vos aspirations et à vos attentes.

Le Département compte 17 professeurs, 5 professionnels de recherche, 5 chercheurs postdoctoraux et 13 professeurs associés qui supervisent plus de 50 étudiants des programmes de recherche au doctorat et à la maîtrise.

Moteur de la formation du personnel hautement qualifié convoité par l'industrie, la recherche est omniprésente au Département. Celui-ci compte, entre autres, une prestigieuse Chaire du Canada en biomatériaux et bio-ingénierie pour l'innovation en chirurgie.

Pour connaître les champs de recherche des professeurs, référez-vous aux fiches des professeurs disponibles sur le site du Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux.

Exploitation minière

Estimation de réserves
Konstantinos Fytas, Raj K. Singhal (professeur associé - Intl. Journal of Surface Mining)

Estimation des réserves d'or par les méthodes usuelles et géostatiques. Techniques géostatistiques: krigeage des indicatrices, krigeage probabiliste. Évaluation de gisements et application des techniques de recherche opérationnelle aux études de rentabilité dans l'industrie minière.

Exploitation à ciel ouvert
Konstantinos Fytas, Martin Grenon, Raj K. Singhal (professeur associé - Intl. Journal of Surface Mining)

Relations entre les paramètres géométriques, géotechniques et économiques d'une fosse à ciel ouvert. Fiabilité des flottes d'équipement. Informatique minière. Conception et planification d'une fosse à ciel ouvert (Surpac et Whittle 4.X).

Exploitation souterraine
Stefan Planeta

Conception, planification et optimisation de mines et d'infrastructures souterraines. Optimisation et sélection des méthodes d'exploitation (séquences d'exploitation, équipements, mécanisation, méthodes sélectives par rapport à méthodes en vrac, etc.). Productivité, coûts d'opération et rentabilité. Dilution du minerai, pertes des réserves minières et leur impact sur la rentabilité, études de faisabilité et suivi des opérations. Santé et sécurité dans les mines. Méthodes de prévention d'accidents. Mode de dimensionnement du soutènement par étançons, par soutènement marchand et par cintres métalliques.

Économie minière
Richard Poulin

Économie minérale. Étude de faisabilité, taxation minière. Application de la théorie de la valorisation des options à l'évaluation de projets d'investissement minier et de gestion des déchets miniers. Politiques économiques relatives aux ressources naturelles non renouvelables. Marché des granulats au Canada et aménagement du territoire.

Équipements miniers et de terrassement
Jacek Paraszczak, Dragan Komljenovic (professeur associé - Hydro-Québec)

Mécanisation des travaux miniers et de terrassement. Fiabilité, maintenance et indicateurs de performance des équipements miniers et de terrassement. Sélection des équipements. Manutention des matériaux. Méthodes d'abattage des roches dures sans explosif. Adaptation et conception des équipements pour l'extraction des gisements filoniens. Technologies de tunnelage.

Mécanique des roches
John Hadjigeorgiou (professeur associé, Université de Toronto), Martin Grenon

Comportement des fractures naturelles dans le massif rocheux. Caractérisation du massif rocheux: classification géomécanique et caractérisation de systèmes de fractures. Modélisation numérique. Probabilités et risques associés aux instabilités des pentes et souterraines. SIG et mécanique des roches.

Contrôle de terrain
John Hadjigeorgiou (professeur associé, Université de Toronto), Yves Potvin (professeur associé - Australian Centre for Geomechanics)

Conception des excavations minières par des méthodes empiriques et par modélisation numérique. Conception de stratégies pour le soutènement des excavations minières dans des massifs rocheux fracturés (boulonnage, câbles d'ancrage, béton projeté). Systèmes d'analyse d'image pour évaluer l'efficacité du sautage. Développement de logiciels de formation multimédia sur le contrôle de terrain.

Environnement minier
Konstantinos Fytas, Richard Poulin

Problèmes des eaux de drainage acides dans l'environnement minier (haldes à stériles, parcs à résidus). Barrières perméables réactives. Techniques d'enrobage, isolement et mélange des stériles. Biotechnologie. Gestion des déchets miniers par l'entremêlement par couche.

Ventilation minière
Konstantinos Fytas

Réseau de ventilation d'une mine; évaluation sur place des pressions et débits; simulation du réseau d'aérage et analyse des résultats. Comparaison des approches thermodynamiques et mécaniques des fluides.

Traitement des minerais et métallurgie extractive

Traitement des minerais
René del Villar (professeur associé), Claude Bazin, Daniel Hodouin (professeur associé), César O. Gomez (professeur associé - Université McGill)

Broyage et classification. Libération des minéraux. Flottation des minéraux. Colonnes de flottation: développement des capteurs, commande automatique, mise à l'échelle. Simulation intégrée des procédés minéralurgiques.

Hydrométallurgie
Claude Bazin, Daniel Hodouin (professeur associé), Edward Ghali

Cyanuration de l'or; lixiviation à la thiourée; extraction par solvant; extraction par adsorption sur le charbon activé. Simulation des ateliers. Extraction de l'aluminium.

Pyrométallurgie
Claude Bazin, Daniel Hodouin (professeur associé)

Frittage des boulettes de concentré de fer. Modélisation et simulation d'un four industriel à frittage. Optimisation énergétique. Application à l'optimisation en temps réel (voir rubrique «Optimisation des procédés»).

Électrométallurgie
Edward Ghali, Claude Bazin

Électrolyse des sulfures métalliques, conditions électrochimiques optimales pour le raffinage des métaux et des semiconducteurs. Électrodéposition de métaux de base. Électrodéposition de l'or.

Optimisation des procédés

Laboratoire d'observation et d'optimisation des procédés (LOOP)
Claude Bazin, René del Villar (professeur associé), Daniel Hodouin (professeur associé) (Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux), André Pomerleau, André Desbiens (Département de génie électrique et de génie informatique), Carl Duchesne, Faïçal Larachi (Département de génie chimique) ainsi que les professeurs associés Sami Makni et Donald Leroux (COREM), Éric Poulin (CGO), Éric Gagnon (RDDC Valcartier), César O. Gomez (Université McGill)

Les recherches de ce groupe sont axées sur les sujets suivants:

Filtrage et réconciliation des données
Méthodes d'amélioration de la qualité des données fournies par les capteurs de débit, de composition, de température et de pression, pour des unités de production continue à flowsheet complexe. Les données sont réconciliées en temps différé ou en temps réel avec des modèles statiques et dynamiques de conservation de la matière et de l'énergie.

Détection et diagnostic de pannes
Mesures en temps réel ou en temps différé et contraintes de conservation de masse et d'énergie utilisées pour détecter la présence de pannes dans les ateliers de production continue. Le diagnostic consiste à identifier les mesures biaisées ou les hypothèses de conservation incorrectes.

Simulation des systèmes de production continue
Données de production utilisées pour construire des modèles empiriques ou phénoménologiques, statiques ou dynamiques, des procédés ou des ateliers de production. Méthodes statistiques de régression multilinéaire, décomposition en composantes principales, identification par fonction de transfert, décomposition des valeurs singulières et modèles stochastiques.

Automatisation des systèmes continus
Commande décentralisée, méthodes de réglage des systèmes multiboucles. Commande optimale prédictive; commande quadratique à horizon fini ou infini; commande à modèle interne. Commande adaptative; identification robuste en ligne, PID adaptatif, commande prédictive adaptative; commande non linéaire back stepping.

Optimisation des systèmes de production continue
Simulateurs statiques et dynamiques des procédés de fabrication continue (traitement de minerais, métallurgie extractive, polymérisation, pâtes et papiers, cimenteries, pétrochimie, bioprocédés, etc.) utilisés pour l'application à des techniques d'optimisation en temps réel permettant la recherche de la production optimale, coût minimal et respectant les normes de qualité et les normes environnementales.

Métallurgie physique et science des matériaux

Métallurgie des poudres, céramiques et composites
Carl Blais, Réal Tremblay (professeur associé)

Fabrication et densification de poudres métalliques. Aciers inoxydables et magnétiques doux fabriqués par métallurgie de poudres. Céramiques. Composites à matrice métallique par extrusion et forgeage de préformes frittées et par coulée. Solidification rapide. Métaux et alliages légers.

Aciers
Carl Blais

Propriétés des aciers et transformations à l'état solide. Influence de la composition et des traitements thermiques sur les transformations structurales et l'aptitude au durcissement dans les aciers. Mécanismes de rupture. Soudabilité.

Corrosion et protection des métaux
Edward Ghali, Hendra Hermawan, Réal Tremblay (professeur associé)

Corrosion des métaux et des alliages. Corrosion électrochimique. Comportement des tubes d'acier faiblement alliés et d'alliages d'aluminium et de magnésium. Phénomènes de passivation du cuivre. Électrochimie appliquée à la protection et récupération des métaux. Étude de la métallurgie et de la corrosion des matériaux par microscope à force atomique. Effet de la corrosion sur la dégradation mécanique d'une structure en métal, incluant les biomatériaux et les métaux bio-absorbables.

Biomatériaux et bio-ingénierie
Diego Mantovani, Gaétan Laroche

Élaboration de matériaux fonctionnels pour applications biomédicales avancées (dispositifs, prothèses et organes artificiels pour le système cardiovasculaire, structures d'échafaudage pour l'ingénierie tissulaire, etc.). Propriétés micromécaniques et mécaniques des matériaux (polymères, métaux, composites, etc.). Stratégies de modifications de surface par plasmas froids (matériaux pro-actifs, ingénierie de surface et nanotechnologies). Modulation de la biocompatibilité des matériaux. Matériaux «intelligents»: applications médicales des alliages à mémoire de forme et des alliages biodégradables. Simulations expérimentales des phénomènes physiologiques (athérosclérose, hypertension, hyperlipidémie, etc.) et du vieillissement de la dégradation des matériaux implantés dans l'environnement biologique. Étude et développement d'instruments spéciaux et de dispositifs performants pour la pratique médicale et chirurgicale.

Technologies du magnésium
Groupe de recherche sur les technologies de transformation du magnésium (GRTTM).
Dominique Dubé, Réal Tremblay (professeur associé)

Développement de nouveaux alliages à base de magnésium. Technologies de mise en forme du magnésium, en particulier la solidification et la coulée d'alliages. Matériaux composites à base d'alliages de magnésium. Matériaux de stockage d'hydrogène. Corrosion et protection des alliages de magnésium.

Technologies de l'aluminium
Caractérisation thermodynamique et thermomécanique des alliages d'aluminium. Transformation de phases. Fonderie de l'aluminium. Modélisation numérique. Amélioration des propriétés des cathodes.
Daniel Larouche, Houshang Alamdari

monPortail vous permet de visualiser l'état d'avancement de votre programme d'études. L'outil «rapport de cheminement» affiche les cours suivis, indique la session de réalisation et précise le résultat obtenu ou à venir. Il indique également les cours à réussir pour obtenir le diplôme visé. Plus encore, vous pouvez simuler des modifications à votre programme d'études (choix d'une concentration ou d'un profil) ou découvrir quels cours pourraient vous être reconnus si vous étiez admis dans un nouveau programme.

Les études à l'Université Laval sont régies par le Règlement des études.