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  • THÈSE FINANCÉE PAR UNE ALLOCATION DOCTORALE DE MINES SAINT-ÉTIENNE

    Sujet de thèse (démarrage en octobre 2022)

    La nécessité d’une transition énergétique décarbonée favorise le développement de la filière hydrogène en France et à l’international. L’utilisation grandissante de l’hydrogène dans l’industrie induit des besoins de plus en plus forts en termes de durabilité des matériaux métalliques sous environnement hydrogéné. La présence d’hydrogène dans les matériaux métalliques participe à une fragilisation accrue et à une ruine prématurée de ce dernier. De nombreuses études dans la littérature visent à comprendre le lien entre hydrogène, microstructure et propriétés mécaniques. Souvent, ces études se concentrent sur les propriétés de volume. Or, la surface, moins étudiée, représente dans une grande majorité des cas l’écran entre l’environnement réactif et le matériau. L’objectif de ce travail de thèse sera de comprendre les interactions hydrogène / surface et notamment l’impact de la rugosité, des films d’oxydes et de la cristallographie en surface ou proche surface.

    Ce projet, à fort caractère expérimental, reposera sur l’utilisation de diverses techniques de caractérisation : perméation électrochimique ou gazeuse, thermodésorption à spectrométrie de masse (TDS), microscopie à force atomique (AFM) avec sonde Kelvin (SKPFM), spectrométrie photoélectronique X (XPS), traction en environnement hydrogéné.

    Au travers ces diverses expérimentations, l’impact des différents aspects surfaciques sera étudié sur l’absorption, la diffusion et le piégeage de l’hydrogène. On cherchera par exemple à mettre en évidence l’effet de la topographie sur l’adsorption/absorption de l’hydrogène et à comprendre quels sont les paramètres de rugosité les plus impactants. Le rôle des couches d’oxydes sera étudié et quantifié afin de comprendre plus en détail leur rôle d’effet barrière (réaction cinétiquement limitante, mesure de la solubilité et de la diffusion). La nature des oxydes sera également questionnée au travers des processus d’oxydation sélective (sous vide). Finalement, l’influence de l’orientation cristalline et des joints de grains en surface seront étudiés, notamment par l’utilisation du module AFM Kelvin Probe permettant une cartographie locale de l’hydrogène. Les résultats expérimentaux pourront être couplés à des simulations numériques développées en interne, afin d’affiner la compréhension des interactions hydrogène / surface.

    Profil recherché

    La candidate ou le candidat devra posséder une formation solide en science des matériaux avec idéalement des bases en métallurgie, électrochimie et science des surfaces.

    Le sujet de thèse étant orienté sur des aspects fondamentaux, la candidate ou le candidat devra faire preuve d’une grande motivation et curiosité ainsi qu’un goût prononcé pour l’expérimentation.

    Pour postuler, un C.V et une Lettre de motivation seront envoyés à Alixe Dréano (alixe.dreano@emse.fr) et Frédéric Christien (frederic.christien@emse.fr) avant le 18 avril 2022 inclus.

    D’autres documents s’avérant utiles à apprécier la candidature peuvent également être transmis (relevé de notes M1/M2, lettre de recommandation, etc).

  • INGÉNIEUR ÉTUDES MATÉRIAUX RECHERCHÉ
    CDD ou INTERIM (durée 8 mois, renouvelable jusqu'à 18 mois)

    Au sein de la Direction Technique de l’Ingénierie (section Matériaux) d’Orano Projets, vous interviendrez sur des études matériaux dans le domaine du traitement des combustibles usés.

    Le sujet concerne la pérennité d’équipements installés dans les usines de retraitement et la démonstration de la maîtrise du vieillissement d’équipements, souvent implantés en Zone 4.

    Les thèmes suivants peuvent être abordés dans les missions confiées :

    • Capitalisation de données bibliographiques et de retours d’expérience
    • Vieillissement de matériaux métalliques (dont corrosion, abrasion, fatigue thermomécanique,…)
    • Vieillissement de matériaux polymères (dont oxydation, tenue radiochimique, …)
    • Rédaction ou mise à jour des démonstrations de vieillissement d’équipements en matériaux métalliques ou polymères
    • Approvisionnement de matériaux : spécifications techniques, échanges fournisseurs, suivi de commande.

    Les livrables attendus sont majoritairement des Notes techniques et des présentations (ppt).

    Profil recherché : Niveau de qualification : Bac+5 ou équivalent.

    Formation, Expérience, Compétences souhaitées :

    - Ingénieur matériau (avec ou sans 1ère expérience), avec un profil orienté Matériaux métalliques et Corrosion ou orienté Matériaux polymères.

    - Autonomie, esprit de synthèse, bon rédactionnel, esprit d’équipe.

    - Un doctorat ou une 1ère expérience dans le nucléaire sera apprécié.

     

    Information logistique :

    Date de démarrage souhaitée : 15/04/2022

    Lieu d’implantation : Cherbourg-en-Cotentin.

     

    Contact : Émilie MALARD – emilie.malard@orano.group

  • CDD - 3 ANS A UNIVERSITÉ DE LILLE UMET A PARTIR DE OCTOBRE 2022

    ÉTUDE DE LA FRAGILISATION PAR Pb-Bi LIQUIDE DE MATÉRIAUX MÉTALLIQUES CFC A HAUTE TEMPÉRATURE : étude des interactions à l'échelle de la microstructrure.

    Un alliage métallique ayant un comportement ductile à l’air peut devenir fragile lorsqu’il est sollicité en présence d’un métal liquide, c’est le phénomène de fragilisation par les métaux liquides (FML). Ce phénomène peut être présent dans tous les systèmes pour lesquels un alliage métallique est en contact avec un métal liquide. En particulier, un des challenges dans le développement des réacteurs nucléaires de 4ième
    génération qui utiliseraient le Pb ou le Pb-Bi liquide est la tenue des matériaux de structure en service notamment aux températures de fonctionnement, sous irradiation, sous contrainte mécanique et donc en présence de Pb ou Pb-Bi liquide. Ainsi, la sensibilité à la FML de ces
    matériaux métalliques de structure en contact avec le métal liquide est un des points majeurs à évaluer.

    Si les alliages métalliques de structure cubique centrée sont plus sensibles à la FML à des températures inférieures à 450°C, du fait d’une ductilité réduite, les alliages métalliques cubique à faces centrées (CFC) le sont à haute température (supérieure à 500 °C). Ces derniers présentent une rupture intergranulaire en présence de métal liquide, qui ne peut être expliquée par les mécanismes mis en jeu à plus basse température, mais pourrait être due à un mécanisme de mouillage aux joints de grains ou phases sous contrainte mécanique.

    Ainsi, l’objectif de la thèse est d’étudier et de comprendre l’apparition de la FML pour des alliages métalliques de structure cubique centrée à haute température en présence de Pb-Bi liquide. Afin de mener cette étude, les différents paramètres qui influencent la FML (composition
    et microstructure de l’alliage, présence d’une couche d’oxyde, contrainte mécanique, température, vitesse de déformation) seront pris en
    compte à travers des essais mécaniques, de corrosion et de mouillage et l’analyse des microstructures et des différentes interfaces (MEB-EDX-EBSD,
    ToF-SIMS, MET …).

    L’analyse de l’endommagement effectuée à l’échelle de la microstructure et aux échelles pertinentes, notamment au niveau des joints de grains, permettra de déterminer les mécanismes mis en jeu. Cette approche expérimentale sera couplée à une approche de
    modélisation qui doit permettre non seulement d’expliquer et d’orienter l’approche expérimentale mais aussi de valider les mécanismes expliquant
    la FML. Des calculs basés sur la thermodynamique seront réalisés pour correctement apprécier l’espace des phases prévues par l’équilibre en
    fonction de la composition nominale de l’alliage, de la température mais aussi en présence de Pb et/ou de Bi. Les mécanismes d’interdiffusion
    entre les phases d’intérêt et les potentielles transformations de phases seront alors modélisées en couplant à des simulations faisant intervenir
    la cinétique grâce, en premier lieu, au logiciel Dictra de Thermo-Calc.

    L’effet de la contrainte mécanique sera pris en compte en modélisant la diffusion sous un champ de force. Finalement, les informations
    microstructurales, obtenues par la modélisation et par l’expérience, seront combinées et utilisées pour comprendre les mécanismes menant à la
    FML.

    Ce travail de thèse s’adresse à une personne ayant une formation en sciences des matériaux et plus particulièrement en métallurgie. La
    personne devra avoir des aptitudes et la volonté de mener à la fois un travail expérimental en métallurgie (essais mécaniques et d’immersion en
    métal liquide, étude des microstructures et de l’endommagement), mais aussi une approche par simulation (thermodynamique, diffusion, …).

    Les candidatures seront examinées par les 3 encadrants. Un entretien par visioconférence ou sur place vous sera proposé. De plus, les candidatures devront par ailleurs suivre la procédure de l’École Doctorale SMRE de l’Université de Lille avec un dossier à retourner pour le 20 mai 2022.

    Personne à contacter : ingrid.proriol-serre@univ-lille.fr

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