Dans le domaine du nucléaire, l’alliage 690 (Ni-Cr-Fe) est employé dans certains des composants des réacteurs à eau pressurisée (REP). Cependant, une exposition prolongée à 330°C est susceptible d'induire de lentes modifications de la microstructure du 690, susceptibles de le fragiliser. Dans des alliages modèles du système Ni-Cr, on observe notamment la formation d’une phase ordonnée à longue distance de stœchiométrie Ni₂Cr dans une solution solide désordonnée Ni-Cr. Les mécanismes qui conduisent à cette transformation de phase sont complexes et restent donc encore à éclaircir.

La caractérisation des phénomènes d’ordre à courte distance est une piste à explorer. En effet, au sein d'une solution désordonnée, la configuration des atomes peut présenter des préférences. Cet ordre à courte distance demeure toutefois difficile à caractériser, ce qui explique qu'il soit encore peu étudié.

L’objectif de ce stage est d’étudier l’ordre à courte distance dans des solutions solides modèles du système Ni-Cr-Fe, à partir de données obtenues par sonde atomique tomographique (SAT). Cette technique permet une reconstruction à l’échelle atomique d’un échantillon en trois dimensions et ainsi d’identifier la position et la nature chimique des atomes le composant. À partir de ces données, le stagiaire développera des outils numériques permettant de calculer et caractériser l’ordre à courte distance à partir de données issues de la SAT. Une attention particulière sera portée à l’influence des paramètres du calcul, notamment le nombre de premiers voisins pris en compte, afin de déterminer leur impact sur la mesure de l’ordre local. La méthode développée pourra être appliquée à des volumes de SAT obtenus sur d’autres systèmes, notamment sur des matériaux industriels.

Les tâches suivantes sont prévues au cours du stage :
  

1. Bibliographie
2. Préparation des échantillons : élaboration de pointes pour la SAT à l’aide d’un faisceau d’ions focalisé (FIB).
3. Caractérisation expérimentale : acquisition des données atomiques par SAT
4. Analyse des données : reconstruction 3D des échantillons
5. Traitement numérique : calcul du paramètre d’ordre à courte distance à partir des positions et des espèces chimiques des atomes.
6. Optimisation et interprétation : étude de l’influence des paramètres d’analyse
7. Ouverture : application de la méthode à d’autres systèmes métalliques et à d’autres données SAT déjà acquises.

Ce stage permettra de découvrir à la fois la caractérisation expérimentale des matériaux à l’échelle atomique et l’analyse numérique des données associée. Il offre l’occasion de travailler sur une problématique porteuse en métallurgie, à l’interface entre science des matériaux, physique statistique des alliages et traitement de données. Elle permettra également d’interagir avec une équipe de théoriciens du même département qui simulent à partir de l’échelle atomique les cinétiques de mise en ordre.

Profil : ingénieur(e) en fin d’étude ou étudiant(e) de M2 cherchant un stage de fin de Master.

Compétences : curiosité, rigueur, capable de problématiser et résoudre des problèmes complexes, capacité de travail en autonomie et affinité pour le traitement de données avec Python. 

Moyens expérimentaux : sonde ionique focalisée ; sonde atomique tomographique.

Programmation/traitement de données : Python.

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