These: Nano-ingénierie d’alliages réfractaires à composition complexe pour des conditions extrêmes (H/F

Sujet de thèse :
Cette thèse, entièrement financée pour une durée de 3 ans, sera réalisée au Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM/CNRS, France), en collaboration avec le département de Materials Science and Engineering de l’Université de l’Arizona (U of A), dans le cadre d’un programme doctoral CNRS–U of A soutenu par l’International Research Center (IRC) for Global Grand Challenges.

Cette thèse vise à développer et étudier des alliages réfractaires à composition complexe (Refractory compositionally complex alloys, RCCA) sous forme de couches minces, en vue de leur utilisation dans des environnements extrêmes tels que ceux rencontrés dans les réacteurs de fusion. L’approche repose sur la synthèse de films minces par dépôt physique en phase vapeur (PVD) — incluant la pulvérisation cathodique et l’ablation laser pulsée — au LSPM, permettant un contrôle fin de la composition chimique et de la microstructure (taille de grains, phases, interfaces).

Une approche multi-échelle (du nanomètre au micromètre) sera utilisée pour caractériser les matériaux. Au LSPM, des essais avancés de micromécanique et des essais in situ en microscopie électronique à balayage (MEB) permettront d’identifier les mécanismes de déformation et de relier les propriétés mécaniques à la structure. À l’Université de l’Arizona (U of A), des essais de pointe à la nanoéchelle seront réalisés par microscopie électronique en transmission (TEM) et spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps de vol (TOF-SIMS), permettant d’accéder à la structure et à la chimie à l’échelle atomique.

Des expériences d’irradiation ionique seront réalisées au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) afin de simuler les dommages induits par les ions dans les environnements de fusion et d’évaluer la tolérance aux radiations des matériaux. Des caractérisations structurales et micromécaniques complémentaires seront également effectuées après irradiation afin d’analyser l’évolution des propriétés et des microstructures.

L’objectif est d’établir des corrélations fondamentales entre composition, microstructure et comportement sous irradiation, afin de guider la conception de matériaux (RCCA) à haute performance. Les résultats obtenus permettront de proposer des stratégies de conception pour des matériaux massifs innovants, adaptés aux conditions extrêmes des futurs systèmes énergétiques.
Contexte :
Le doctorant intégrera un environnement de recherche international d’excellence, à l’interface entre le Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM-CNRS), sous la supervision du Dr Matteo Ghidelli, et le département Materials Science and Engineering de l’Université de l’Arizona, sous la supervision du Prof. Horst Hahn. Le projet s’inscrit dans le cadre du programme conjoint CNRS–University of Arizona, soutenu par le French-Arizona Institute for Global Grand Challenges, à l’avant-garde des initiatives scientifiques
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