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Offre de stage Master 2 : Solubilité et diffusion de l’hydrogène en sous-surface dans le nickel monocristallin : Approches expérimentale et numérique

Etablissement d’accueil : Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur pour l’Environnement (LaSIE – UMR 7356), Université de La Rochelle – Avenue Michel Crépeau 17042 La Rochelle Cedex 1

Co-direction : Arnaud METSUE, Abdelali OUDRISS, Xavier FEAUGAS

Candidatures :

Envoyer CV, relevé de notes de M1 et lettre de motivation à Arnaud.metsue@univ-lr.fr, abdelali.oudriss@univ-lr.fr et Xavier.feaugas@univ-lr.fr.

Début du stage : 1er trimestre 2018

Sujet de stage :

La fragilisation par l’hydrogène (FPH) est l’une des causes souvent invoquées lors de ruptures prématurées de pièces dans l’industrie. Ce phénomène, associé à des processus physiques complexes, induit des conditions d’amorçage et de propagation de fissures fortement dépendantes de l’environnement. Si les mécanismes de fragilisation sont maintenant bien identifiés, les cinétiques associées à l’adsorption, à l’absorption, au transport et à la ségrégation de l’hydrogène sont encore mal comprises. Le questionnement des modèles de FPH nécessite donc des moyens de caractérisation précis de ces différentes étapes.
Nous proposons d’étudier un des mécanismes élémentaires impliqués dans les processus de fatigue – corrosion en présence d’hydrogène dans le nickel. Les processus étudiés sont intimement liés aux interactions entre l’hydrogène, les lacunes et la surface du matériau sous un état de contrainte et restent encore mal comprises. En particulier, ces interactions peuvent affecter de façon significative la solubilité et la diffusion du soluté mais également la formation et la mobilité des lacunes durant l’essai de fatigue dû à la formation des bandes de cisaillement à la surface. Nous limiterons l’étude à un matériau sans contrainte dans le cadre de ce stage.
L’approche mise en œuvre durant cette étude combine des calculs ab initio à l’échelle atomique et une partie expérimentale réalisée sur des monocristaux sous flux d’hydrogène ou bien après un pré chargement ex situ. Les concentrations et les coefficients de diffusion de l’hydrogène et des lacunes dans les couches en sous-surface sont déterminés pour différents flux avec des techniques électrochimiques et calorimétriques. Les calculs à l’échelle atomique sont réalisés à température finie pour déterminer les énergies associées aux concentrations et aux coefficients de diffusion du soluté et des lacunes sur des surfaces orientées (100), (110) et (111) ainsi que dans les couches en sous-surface. La température est prise en compte par le calcul de l’énergie libre à partir des contributions associées aux vibrations du réseau et aux excitations électroniques. La comparaison entre les données expérimentales et les calculs ab initio permettront de valider la démarche proposée avant de l’étendre à des systèmes sous contraintes.

Rémunération : 546,01 € brut/mois

Profil recherché : Ce sujet est dédié aux étudiants en Master 2 en physique du solide ou en sciences des matériaux. Le candidat retenu devra avoir un intérêt prononcé aussi bien pour les sciences expérimentales que pour le calcul numérique. Une connaissance approfondie des propriétés physiques des métaux serait un atout majeur. Ce stage pourra se prolonger par une thèse dont le financement est assuré par l’ANR CRACKHINIT.

publie le jeudi 26 octobre 2017