Post-doc : Comment la composition et la microstructure d’alliages à haute entropie influencent leurs pr

Missions :
Ce sujet de contrat post-doctoral se déroulera dans le cadre du projet SolHyd du PEPR H2 (Programme et Equipements Prioritaires de Recherche sur l’Hydrogène décarboné). Ce dernier vise à développer l’hydrogène décarboné en tant que vecteur indispensable au futur mix énergétique, en soutenant la recherche amont sur toutes les thématiques pertinentes à l’émergence d’une filière hydrogène performante et pérenne (production d’hydrogène bas carbone, nouvelles solutions de stockage en vue de son utilisation pour la mobilité lourde, etc).

Le post-doctorant s’intéressera à une famille récente de matériaux très prometteurs pour le stockage réversible de l’hydrogène à l’état « solide » : les alliages à haute entropie (ou HEA pour High Entropy Alloys). Ces composés multi-élémentaires sont constitués de 4-5 éléments chimiques au minimum, conduisant à une entropie de mélange élevée qui favorise la formation de solutions solides de structure cristalline simple (bcc, fcc, hcp). Ces alliages ont des propriétés de sorption de l’hydrogène particulièrement intéressantes (cinétique rapide, importantes capacités de stockage réversibles, plateaux d’équilibre compatibles avec des applications type électrolyseurs et piles à combustible), et également modulables par le choix des éléments chimiques constitutifs. Ce dernier se base sur la capacité d’un élément donné à former plus ou moins facilement un hydrure et traduite par l’enthalpie de formation de cet hydrure. Le panachage d’éléments chimiques ayant une forte affinité pour l’hydrogène (Ti, V, Mg, Zr, Nb, Ta…) avec des éléments ayant une moindre affinité pour l’hydrogène (Cr, Mn, Fe, Ni, Zn…) permet d’adapter les propriétés de sorption des HEA. Le·la candidat·e étudiera de nouvelles compositions d’alliages identifiées comme prometteuses, en s’appuyant sur les travaux déjà menés au sein de notre équipe (deux thèses sur le sujet), et en collaboration avec d’autres équipes du projet SolHyd qui contribuent à l’avancée du sujet notamment via des prédictions par apprentissage supervisé et des calculs thermodynamiques.
Activités :
Ce sujet de contrat post-doctoral vise à mettre en lien la composition chimique (phases présentes et leurs stoechiométries respectives), la structure cristalline et la microstructure des alliages avec leurs propriétés de sorption de l’hydrogène.
Pour une composition d’alliage donnée, le candidat explorera des voies de modification de ces différents paramètres, notamment via différents traitements thermiques (recuits trempe ou hyper-trempe) et des déformations plastiques sévères. (De fait, un large panel de méthodes d’élaboration et de caractérisation sera mis à disposition synthèse par fusion à induction ou par arc, diffraction des rayons X (microscopie électronique à balayage couplée à de la spectroscopie de dispersion d’énergie (MEB-EDX), mesures volumétriques par la méthode de Sievert pour les propriétés de sorption de l’hydrogène
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