Développement de Céramiques Uhtc à Haute Entropie pour Applications à Très Haute Température H/F

CEA; Saclay; Sur place; EUR 40 000 - 60 000; Plein temps

Résumé du poste

Un leader en recherche scientifique basé à Saclay recherche un(e) stagiaire pour développer des céramiques UHTC à haute entropie pour des applications à très haute température. Vous participerez à des simulations thermodynamiques et à des essais de résistance à l’ablation, tout en développant des matériaux innovants. Ce stage vous permettra d'enrichir vos compétences en science des matériaux et métallurgie.

Qualifications

• Étudiant(e) en Master ou dernière année d'école d'ingénieur spécialisé(e) en science des matériaux.
• Intérêt pour la recherche expérimentale souhaité.
• Connaissances de base en élaboration des matériaux et techniques de caractérisation.

Responsabilités

• Développer et caractériser des céramiques UHTC pour des applications à haute température.
• Réaliser des simulations thermodynamiques pour prévoir les compositions.
• Optimiser les paramètres de frittage et évaluer la résistance à l’ablation.

Connaissances

Métallurgie des poudres

Modélisation thermodynamique (CALPHAD)

Caractérisation (DRX, MEB)

Formation

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Outils

ThermoCalc

SPS

MEB

DRX

Description du poste

Développement de céramiques UHTC à haute entropie pour applications à très haute température H/F

Description du poste

Matériaux, physique du solide

Intitulé de l'offre

Développement de céramiques UHTC à haute entropie pour applications à très haute température H/F

Sujet de stage

Les céramiques ultra-réfractaires (UHTC) telles que ZrB₂ et HfB₂ sont reconnues pour leurs propriétés remarquables de réfractarité, de dureté et de résistance à l'ablation. Ces caractéristiques en font des matériaux de choix pour des applications extrêmes dans le domaine de l'aéronautique, du spatial et de la défense. Le stage portera sur le développement et la caractérisation de nouvelles céramiques à haute entropie, stabilisées par la combinaison de plusieurs métaux, et sur l'évaluation de l'ajout de SiC pour renforcer leurs performances à haute température. L'approche combinera modélisation thermodynamique (CALPHAD/ThermoCalc), élaboration par métallurgie des poudres et frittage SPS, caractérisation microstructurale (MEB, DRX) et essais d'ablation sous torche plasma.

Durée du contrat (en mois)

Description de l'offre

Pour explorer ces pistes, des simulations thermodynamiques s’appuyant sur l’approche CALPHAD, via le logiciel ThermoCalc et ses bases de données adaptées, permettront de prévoir les compositions les plus pertinentes et orienteront l’élaboration expérimentale. À partir de ces résultats, la métallurgie des poudres et le frittage SPS (Spark Plasma Sintering) seront mis en œuvre pour obtenir des matériaux denses, homogènes et présentant des microstructures contrôlées.

Enfin, une évaluation de la résistance à l’ablation pourrait être envisagée en fin de stage par la conduite d’essais en torche plasma (Vulcain, CEA-LR) afin de valider le potentiel fonctionnel de ces nouveaux matériaux.

Le stage s’articulera autour de 4 axes principaux :

• La sélection des compositions d’intérêt : Réaliser une étude bibliographique sur les UHTC conventionnelles et à haute entropie, exploiter les calculs thermodynamiques issus de bases de données spécifiques afin d’identifier des compositions prometteuses,
  définir une composition de référence (ZrB₂/SiC).
• L'élaboration des matériaux par métallurgie des poudres : Préparer les poudres sélectionnées (broyage, homogénéisation), optimiser les paramètres de frittage SPS (température, pression, temps de maintien).
• La caractérisation des matériaux obtenus : Décrire les microstructures par MEB et EDS, identifier les phases et valider la stabilisation haute entropie par diffraction des rayons X (DRX), mesurer la densité et la porosité, évaluer les propriétés mécaniques (dureté, module d’élasticité) et thermiques (diffusivité, stabilité à haute température).
• L'évaluation de la résistance à l’ablation : Réaliser des essais en torche plasma (CEA-LR, Vulcain) sur les nuances les plus prometteuses, effectuer une analyse post-mortem des échantillons après exposition à haut flux.

À l’issue du stage, les résultats suivants sont visés :

• L’élaboration de nuances de céramiques UHTC à haute entropie denses et homogènes.
• L’identification des compositions les plus stables et performantes, appuyée par les calculs thermodynamiques.
• La mise en évidence d’un gain de propriétés (densité, tenue thermique, résistance à l’ablation) par rapport au matériau de référence ZrB₂/SiC.
• Les premiers éléments de corrélation entre composition, microstructure et comportement à haute température, constituant une base solide pour de futures optimisations.

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Moyens / Méthodes / Logiciels

Métallurgie des poudres, SPS, MEB/DRX, CALPHAD (ThermoCalc), torche plasma

Profil du candidat

Nous recherchons un(e) étudiant(e) en Master ou en dernière année d'école d'ingénieur, spécialisé(e) en science des matériaux, mécanique ou génie des procédés et doté(e) d’un intérêt pour la recherche expérimentale.

Des connaissances de base en élaboration des matériaux (métallurgie des poudres, frittage, éventuellement SPS), ainsi qu’un intérêt pour les techniques de caractérisation (DRX, MEB, propriétés mécaniques/thermiques) sont souhaitées. Des notions de modélisation thermodynamique (CALPHAD) constituent un atout supplémentaire.

Localisation du poste

Critères candidat

Français (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Demandeur

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Disponibilité du poste