Optimisation de la tenue en fluage et de la formabilité des nuances ferrito/martensitiques ODS

par Anthony Durand

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Thierry Baudin et de Roland Loge.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 30-09-2018 .


  • Résumé

    De nouveaux aciers ferritiques/martensitiques renforcés par une distribution nanométrique d'oxydes (ODS), obtenus par la métallurgie des poudres, sont développés au CEA. Les performances en fluage de ces nuances de très haute technicité doivent être optimisées tout en s'assurant d'une gamme de mise en forme robustes et industrialisables. Parmi les solutions innovantes, nous proposons, à partir de différentes nuances modèles ferrito/martensitiques variant la teneur en chrome, d'identifier les domaines d'existence de la ferrite résiduelle et d'étudier ses potentialités pour renforcer la microstructure vis-à-vis du fluage [1]. Le travail du doctorant consistera d'abord à conduire, dans nos laboratoires, l'élaboration et la consolidation des nuances de l'étude. Les domaines d'existence des phases dans ces nouvelles nuances seront ensuite déterminés par dilatomètrie et calorimétrie. Les conséquences des déformations à haute température générés par les procédés de fabrication seront étudiées via des essais mécaniques sur éprouvettes (machine d'essai GLEEBLE). Des caractérisations microstructurales fines par microscopie électronique seront simultanément entreprises. Enfin, les performances des matériaux ainsi élaborés seront évaluées via une campagne d'essais de fluage ciblés. Le comportement en fluage sera modélisé afin d'expliciter les relations microstructures / propriétés mécaniques. Au cours de cette thèse, l'étudiant collaborera avec les nombreuses équipes de R&D du CEA ainsi qu'à des experts académiques [2-3]. Cette expérience professionnelle et l'acquisition de très solides compétences en métallurgie et microscopie électronique constituent un profil très apprécié des acteurs internationaux de la R&D en métallurgie. Ces travaux constitueront une avancée significative dans le développement de matériaux de gainage combustible plus performants afin d'améliorer la rentabilité et la sécurité des réacteurs nucléaires du futur (GEN IV). [1] Yamashiro T, et al., Microstructural stability of 11Cr ODS steel. J. Nucl. Mater. (2016). 472:247-251. [2] Toualbi L, Cayron C, Olier P, Malaplate J, Praud M, Mathon MH, Bossu D (2012) Assessment of a new fabrication route for Fe-9Cr-1W ODS cladding tubes. J Nucl Mater 428. (1-3):47-53 [3] B. Hary B. et al. (2016) The control of the recrystallization of ferritic ODS steels by deformation texture and nano-precipitates content, 6th International Conference on Recrystallization and Grain Growth (ReX&GG 2016), Pittsburgh, Pennsylvania, USA July 17-21 2016.

  • Titre traduit

    Ferritic/martensitic ODS steel optimization regarding creep and manufacturing


  • Résumé

    New ferritic/martensitic Oxide Dispersed Strengthened (ODS) steels obtained by powder metallurgy are actually developed by CEA. Creep performances of such high technology grades must be improved considering in the same time the manufacturing route. Among innovative solutions, we propose from various grades, with different chromium content, to identify the existence domain of residual ferrite and the ability of this phase to reinforce the creep behavior [1]. The PHD works will consist, in a first step, in monitoring of manufacturing of these innovative ODS grades on CEA facilities. Then, phase diagrams will be determined by calorimetry and dilatometry experiments. Consequences of severe plastic deformation induces by forming processes at high temperature will be prospected using a thermomechanical GLEEBLE machine. Microstructural characterizations by electron microscopy will be simultaneously driven. Therefore, the creep properties of obtained grades will be prospected during a dedicated creep campaign. The creep behavior will be modeled as to better understand the existing relations between microstructure and mechanical properties. During this PHD the applier will collaborate with numerous CEA R&D teams and academic experts [2-3]. This professional experience coupled to strong skills developed in metallurgy and electronic microscopy constitutes a recognized and estimated profile by international metallurgy companies. This work will significantly contribute to the performance of core material needed to improve safety and efficiency of to the coming generation (GENIV) of nuclear reactors. [1] Yamashiro T, Ukai S, et al., Microstructural stability of 11Cr ODS steel. J. Nucl. Mater. (2016). 472:247-251. [2] Toualbi L, Cayron C, Olier P, Malaplate J, Praud M, Mathon MH, Bossu D (2012) Assessment of a new fabrication route for Fe-9Cr-1W ODS cladding tubes. J Nucl Mater 428. (1-3):47-53 [3] B. Hary B. et al. (2016) The control of the recrystallization of ferritic ODS steels by deformation texture and nano-precipitates content, 6th International Conference on Recrystallization and Grain Growth (ReX&GG 2016), Pittsburgh, Pennsylvania, USA July 17-21 2016.