Etude de la cinétique de recristallisation d’alliages zirconium en conditions statiques et dynamiques pour qualifier le pré-conditionnement des gaines EDGAR avant essai mécanique

Niveau d'études Bac + 2-4
DISCIPLINE(S) : Comportement mécanique des matériaux, Matériaux métalliques, Métrologie, Calcul d’incertitudes
LABORATOIRE D’ACCUEIL : LC2M - Laboratoire de Comportement Mécanique des Matériaux.
CONTEXTE INDUSTRIEL :
Le gainage des combustibles dans un Réacteur à Eau sous Pression (REP) est constitué d’alliage métallique de Zirconium. Il sépare les pastilles de combustible de l’eau du circuit primaire. En conditions accidentelles de perte de réfrigérant (APRP), ces gaines sont sollicitées mécaniquement en pression interne à hautes températures. Le dispositif EDGAR développé au CEA Saclay permet de réaliser des essais de pression interne à haute température, pour reproduire en laboratoire la déformation et la rupture du gainage dans les conditions accidentelles APRP. Les éprouvettes sont pré-oxydées avant essai pour augmenter leur émissivité et ainsi améliorer la qualité du pilotage thermique réalisé par pyrométrie infrarouge. Néanmoins, lors de traitement à haute température, la microstructure des gaines de zirconium évolue notamment par restauration des dislocations et/ou recristallisation.
OBJECTIFS & DEROULEMENT DU STAGE :
L’objectif de ce stage est de caractériser la recristallisation de plusieurs alliages de zirconium en conditions statiques. Pour cela, des essais en four de traitement thermique seront réalisés, puis l’état de restauration et recristallisations sera évalué par 3 techniques :
1. Réalisation d’essais mécaniques à 20°C ;
2. Observation des microstructures ;
3. Mesures de microdureté.
Les résultats expérimentaux obtenus seront comparés entre eux puis à des modèles de restauration et de recristallisation disponibles dans la littérature. Une fois le traitement de pré-oxydation qualifié, quelques mesures par pyrométrie infrarouge pourront être effectuées pour conclure quant au bon contrôle de l’émissivité des gaines. Ce travail permettra au stagiaire d’utiliser une grande diversité de techniques couramment utilisées dans la R&D matériau (réalisation d’essais mécaniques, observations microstructurales, traitements thermiques, microdureté, pyrométrie infrarouge). L’étude sera effectuée dans un laboratoire disposant de moyens expérimentaux importants, l’étudiant intéressé pourra découvrir d’autres spécialités. Le profil idéal est un(e) étudiant(e) ayant suivi une formation de type bac+2/+3 mesures physiques, sciences des matériaux, dynamique, sérieux et rigoureux, envisageant de rentrer sur le marché de l’emploi en tant que technicien supérieur à l’issu du stage.
MOYENS MIS EN OEUVRE : Four de traitement thermique, machine d’essais mécaniques, métallographie (enrobage, polissage, microscope optique), duromètre, Ms Office (Excel, Word, Powerpoint), pyrométrie infrarouge.
Responsables et encadrement du stage : Arthur HELLOUIN DE MENIBUS, 01.69.08.39.43, arthur.hellouin-de-menibus@cea.fr
Lieu géographique : Saclay, pas de déplacement
Début de stage souhaité: mars – oct 2014
Durée : 3 à 6 mois

hellouin-de-menibus@cea.fr


Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives
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