Thèse CIFRE Moyens de caractérisation des atomes en solution solide dans les aciers ferritiques F/H (FRA-REC-2025-22703)

Description of the offer

Framatome travaille sur des thématiques faisant intervenir des atomes en solution solide d’insertion (C, N), notamment, au cours du vieillissement sous déformation statique et/ou dynamique et lors des études en lien avec les phénomènes liés aux crochets de traction. Dans ce contexte, le dosage du carbone et de l’azote en solution solide est une tâche importante et difficile pour les expérimentateurs du fait des très faibles teneurs mises en jeu (quelques dizaines de ppm).
La mesure du frottement intérieur (FI) dans un pendule de torsion inversé est une technique physique de caractérisation globale permettant d’accéder à des informations très précieuses sur les teneurs en interstitiels en solution dans les aciers à matrice ferritique. 
Les travaux précédents ayant montré l’intérêt de l’usage de la technique de mesure du frottement intérieur pour la caractérisation microstructurale de soudures en acier C-Mn et en acier faiblement allié, l’objectif principal de la future thèse sera de mettre au point un/des protocole(s) de quantification de la teneur en carbone et/ou en azote en solution solide reposant sur des mesures de frottement intérieur.
La mise au point du protocole sera basée sur d’autres mesures réalisées avec d’autres techniques (PTE, combustion sous gaz inerte, sonde atomique…) ayant déjà montré leur pertinence. Celles-ci pourront être utilisées soit pour une calibration des mesures de FI, soit pour une validation du protocole, soit pour être une alternative au dosage par FI. Le protocole une fois validé devra être appliqué sur des aciers industriels pertinents dans le domaine du nucléaire et pourra être utilisé, par exemple, pour le suivi de la quantité d’atomes interstitiels restant en solution suite à un vieillissement sous déformation statique. 
Compte-tenu de la présence simultanée de carbone et d’azote en solution dans de nombreux états microstructuraux, le protocole de dosage devra permettre de séparer les contributions respectives de ces deux éléments aux spectres de FI à l’aide d’une procédure de déconvolution.
Le travail devra donc comporter deux volets : un volet expérimental et un autre dédié à la modélisation.
Au niveau expérimental, les points suivants devront être abordés :
- Le rôle des éléments substitutionnels (tels que Mn, Cr, Mo…) et de la présence de défauts sur les spectres de FI du carbone et de l’azote

- La possibilité d’une déconvolution des spectres devra être envisagée.

- Une méthode d’évaluation quantitative du carbone et de l’azote en solution sera proposée.

Au niveau théorique, la thèse s’appuiera sur un volet de modélisation et de simulation de l’essai de FI, en s’inspirant notamment des travaux disponibles dans la littérature ou par une approche originale.

L’objectif global de la thèse est d’apporter des éléments pour un dosage semi-quantitatif (voire quantitatif) du carbone et de l’azote en solution solide dans les matériaux d’intérêt.