Étude de la ségrégation induite par l'irradiation au joint de grains dans les alliages austénitiques modèles

Study of segregation induced by irradiation at the grain boundary in austenitic model alloys

• Auteur / Autrice : Matthieu Pages
• Direction : Ludovic Thuinet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie des matériaux - UMET - IPS
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMET - Unité Matériaux Et Transformations

Mots clés

Mots clés libres

Ségrégation chimique

Joint de grain

Irradiation

Chemical segregation

Grain boundary

Irradiation

Résumé

Les aciers de construction des centrales nucléaires des générations II/III et de la future génération IV sont exposés à un flux élevé de neutrons, ce qui peut conduire à une dégradation des propriétés mécaniques macroscopiques. Ces aciers ont une microstructure complexe et de nombreux éléments d'alliage. Ainsi, l'identification du mécanisme responsable de l'évolution macroscopique est difficile. C'est pourquoi, les alliages modèles binaires sont souvent utilisés pour comprendre le comportement complexe des aciers de construction sous irradiation. En effet, la dégradation des propriétés macroscopiques est le résultat de mécanismes à l'échelle nanométrique situés à la fois à l'intérieur et au joint des grains. En particulier, la ségrégation induite par l'irradiation peut modifier localement la composition chimique des interfaces et provoquer une évolution, parfois néfaste, des propriétés macroscopiques.L'étude proposée vise à caractériser expérimentalement les effets des irradiations de particules chargées (ions-électrons) sur la ségrégation aux joints de grains dans les alliages austénitiques binaires. Les caractérisations chimiques et cristallographiques des joints de grains seront effectuées par différentes méthodes (EBSD, TKD, SAT). L'étude portera à la fois sur des matériaux massifs et des bi-cristaux avec une orientation cristallographique bien définie. Les résultats expérimentaux obtenus seront comparés aux simulations Monte Carlo réalisées dans un laboratoire du CEA à Saclay (SRMP).

Structural steels of nuclear plants of both generation II/III and future generation IV, are exposed to high neutrons flux which can lead to macroscopic mechanic property degradation. These steels have complex microstructure and many alloying elements. Thus, identification of the mechanism responsible for macroscopic evolution are difficult. That's why, binary model alloys are often used to understand the complex behavior of structural steels under irradiation. In fact, degradation of the macroscopic properties is the result of nanoscale mechanisms located both in and at the borders of the grains. Especially, the radiation-induced segregation can locally modify the chemical composition of the interfaces and cause evolution, sometimes harmful, of the macroscopic properties. The proposed study aims at experimentally characterize the irradiations effects of charged particles (ions-electrons) on the grain boundary segregation in binary austenitic alloys. Chemical and crystallographic characterizations of the grain boundary will be made by different methods (EBSD, TKD, SAT). The investigation will be made on both massive materials and bi-crystals with well defined crystallographic orientation. The obtained experimental results will be compared to Monte Carlo simulations done in a CEA Saclay lab (SRMP).