Stage - Bac+5 - Mobilité des dislocations dans les alliages à haute entropie cubiques centrés H/F

La mission de la SRMP est de développer les connaissances de recherche de base sur les matériaux pour les énergies bas carbone (nucléaire, photovoltaïque, stockage) et en particulier sur le comportement des matériaux sous irradiation. Ces recherches sont orientées par les applications concernant à la fois la durée de vie des matériaux des systèmes nucléaires actuels et le développement de nouveaux matériaux pour les systèmes du futur et la fusion, mais aussi les énergies renouvelables (photovoltaïque, batteries à haute densité énergétique). Les matériaux étudiés sont le plus souvent des matériaux modèles qui vont des métaux et alliages (Fe, alliages Fe-Cr, Fe-Mn, métaux cubiques centrés et cubiques face centrée, Ni, Fe-Ni, Al, métaux hexagonaux, Zr et Ti) aux céramiques (B4C), en passant par les oxydes (UO2), les polymères ou d’autres matériaux iono-covalents comme les pérovskites hybrides ou les systèmes à base de silicium. Ces études qui alimentent le développement d’une science multi-échelle et multi-physique sont menées en combinant une approche par simulation numérique et une approche expérimentale.

Contexte :

Les alliages à haute entropie sont des solutions solides monophasées multi-composants, tous présents en forte concentration. Cette classe de matériaux présente des améliorations significatives en termes de propriétés mécaniques par rapport aux alliages classiques, et en particulier leur résistance élevée à haute température. Il est communément admis que les bonnes performances mécaniques proviennent des interactions des dislocations avec les éléments d'alliage, et qu'à haute température les impuretés ou dopants de nature interstitielle, comme l'oxygène, le carbone ou l'azote, jouent un rôle prépondérant.

Objectif du stage :

L'étude de la plasticité des alliages concentrés de structure cubique centrée dans le domaine des hautes températures constitue l'objectif de ce stage. Les enjeux technologiques associés sont importants, ces alliages étant des matériaux de structure prometteurs, notamment pour les applications nucléaires où des températures de fonctionnement au-delà de l'ambiante sont visées.

Déroulement du stage :

Ce stage s’attachera à comprendre et modéliser les mécanismes physiques contrôlant la tenue mécanique des alliages à haute entropie dans le domaine des hautes températures, en considérant différents alliages concentrés de complexité croissante, et en s’appuyant sur des outils de simulations atomiques, en particulier des codes de structure électronique ab initio. Nous nous focaliserons d’abord sur l’alliage binaire MoNb avant d’étendre aux alliages ternaires MoNbTi et MoNbTa, et d’étudier l’impact des impuretés d’oxygène sur le comportement plastique de ces alliages. Nous modéliserons les cœurs de dislocation et analyserons leur interaction avec les éléments substitutionnels et interstitiels afin de déterminer les barrières d’énergie contrôlant leur mobilité. Sur la base de ces résultats ab initio, nous développerons des modèles de durcissement permettant notamment de prédire la limite élastique en fonction de la température et de la composition de l’alliage.

Ce stage s’effectuera dans le cadre du projet DisMecHTRA financé par l’Agence Nationale de la Recherche, ce qui permettra en particulier de confronter nos modèles de durcissement aux données issues des expériences prévues dans le projet (essais mécaniques et microscopie électronique en transmission) et qui seront réalisées par les autres partenaires (CNRS Toulouse et CNRS Thiais). Le stage, hébergé au CEA Saclay, sera co-encadré
par une équipe du CEA Saclay et de MatéIS (CNRS Lyon). Le stage pourra être poursuivi par une thèse financée par l’ANR.

• 3ème année d’école d’ingénieur ou M2

• Solides compétences en physique du solide ou science des matériaux

• Possibilité de poursuite en thèse