Doctorant CIFRE : Modélisation de la précipitation dans les alliages Zr-Nb-Fe F/H

L’objectif de la thèse est de préciser le phénomène de précipitation dans les alliages Zr-Nb-Fe lors de la mise en forme et durant le séjour en réacteur car celui-ci conditionne les propriétés du matériau. Nous donnons ci-dessous les principales directions d’études.

Le rôle du fer n’a que peu été abordé pour l’instant. Il est majeur sur le comportement sous irradiation et pourrait intervenir dans la mise à l’équilibre du matériau via les phases de Laves C14 Zr(Nb,Fe)2. Plusieurs travaux pourraient être menés dans le but de mieux comprendre le rôle du fer sous irradiation :Caractériser la ségrégation du fer aux interfaces, après traitements thermiques mais également après irradiation et évaluer si cela entraîne une ségrégation du niobium. En complément, il serait intéressant d’intégrer ce phénomène dans le modèle de précipitation déjà disponible.

Réaliser de nouvelles caractérisations afin d'évaluer l'impact potentiel du fer sur la diffusion du niobium et, par conséquent, sur la précipitation de la phase β-Nb. Si cet effet s'avère significatif, il sera nécessaire de l'intégrer dans le modèle de précipitation.

L’irradiation conduit à modifier très significativement la microstructure de ces alliages et de nombreuses questions subsistent à ce sujet. En particulier, il apparaît pertinent de développer un modèle de la précipitation sous irradiation. Plusieurs points devront être étudiés :Il conviendra de s’interroger sur l’amplitude des contraintes élastiques et les potentiels effets d’interface. En effet, les aiguilles ayant une taille très faible, les termes relatifs à la mécanique de la précipitation pourraient être significatifs.

Le rôle des défauts d’irradiation devra être déterminé et modélisé :Effet des boucles sur la localisation dans le plan basal des précipités

Influence des auto-interstitiels sur l’équilibre thermodynamique

Augmentation du coefficient de diffusion par la présence de lacunes

Les effets balistiques et les cascades de déplacement devront être pris en comptes afin de prédire correctement la cinétique de précipitation puisqu’il semble selon toute vraisemblance que ce sont ces mécanismes qui sont à l’origine de cette précipitation.

Influence de la température et du flux sur la cinétique de précipitation sous irradiation.

Enfin, il pourrait être pertinent de développer un modèle capable de prédire les effets balistiques de l’irradiation sur les précipités natifs (phases de Laves C14 et β-Nb) et tenir compte de la redistribution du fer dans la solution solide.

L’ensemble de ces travaux pourra être soutenu par un travail de caractérisation sur des échantillons irradiés aux protons/ions lourds et dont la fabrication est à l’étude.

Bac + 5, Ingénieur.e ou Master recherche en science des matériaux

Excellentes bases en caractérisation des matériaux et thermodynamique, bon esprit de synthèse, autonomie, rigueur scientifique, maîtrise de la programmation en Python; intérêt marqué pour l’expérimental, les applications industrielles et le secteur du nucléaire.