Pour explorer ces pistes, des simulations thermodynamiques s’appuyant sur l’approche CALPHAD, via le logiciel ThermoCalc et ses bases de données adaptées, permettront de prévoir les compositions les plus pertinentes et orienteront l’élaboration expérimentale. À partir de ces résultats, la métallurgie des poudres et le frittage SPS (Spark Plasma Sintering) seront mis en œuvre pour obtenir des matériaux denses, homogènes et présentant des microstructures contrôlées. 

Enfin, une évaluation de la résistance à l’ablation pourrait être envisagée en fin de stage par la conduite d’essais en torche plasma (Vulcain, CEA-LR) afin de valider le potentiel fonctionnel de ces nouveaux matériaux.

Le stage s’articulera autour de 4 axes principaux :

1. La sélection des compositions d’intérêt : Réaliser une étude bibliographique sur les UHTC conventionnelles et à haute entropie, exploiter les calculs thermodynamiques issus de bases de données spécifiques afin d’identifier des compositions prometteuses,
   définir une composition de référence (ZrB₂/SiC).


2. L'élaboration des matériaux par métallurgie des poudres : Préparer les poudres sélectionnées (broyage, homogénéisation), optimiser les paramètres de frittage SPS (température, pression, temps de maintien). 


3. La caractérisation des matériaux obtenus : Décrire les microstructures par MEB et EDS, identifier les phases et valider la stabilisation haute entropie par diffraction des rayons X (DRX), mesurer la densité et la porosité, évaluer les propriétés mécaniques (dureté, module d’élasticité) et thermiques (diffusivité, stabilité à haute température).


4. L'évaluation de la résistance à l’ablation : Réaliser des essais en torche plasma (CEA-LR, Vulcain) sur les nuances les plus prometteuses, effectuer une analyse post-mortem des échantillons après exposition à haut flux.

À l’issue du stage, les résultats suivants sont visés :

• L’élaboration de nuances de céramiques UHTC à haute entropie denses et homogènes.


• L’identification des compositions les plus stables et performantes, appuyée par les calculs thermodynamiques.


• La mise en évidence d’un gain de propriétés (densité, tenue thermique, résistance à l’ablation) par rapport au matériau de référence ZrB₂/SiC.


• Les premiers éléments de corrélation entre composition, microstructure et comportement à haute température, constituant une base solide pour de futures optimisations. 

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Des connaissances de base en élaboration des matériaux (métallurgie des poudres, frittage, éventuellement SPS), ainsi qu’un intérêt pour les techniques de caractérisation (DRX, MEB, propriétés mécaniques/thermiques) sont souhaitées. Des notions de modélisation thermodynamique (CALPHAD) constituent un atout supplémentaire.