HEIRMAX — Développement de phases MAX à haute entropie résistantes à l'irradiation

Les phases MAX sont des composés de stœchiométrie Mn+1AXn, où M est un métal de transition, A est un élément des groupes 12 à 16 et X est le carbone ou l'azote. Ces matériaux combinent les propriétés des métaux et des céramiques. Plusieurs phases MAX présentent également une bonne résistance à l'irradiation, une faible activation neutronique et dans certains cas, une bonne résistance à la corrosion. Cette combinaison de propriétés en fait de bons candidats pour différentes applications nucléaires telles que les structures de cœur des réacteurs de génération IV ou comme revêtement du zircaloy afin d'améliorer la sureté des réacteurs à eau pressurisée. Cependant, leur microstructure évolue sous irradiation. Il en résulte une dégradation de leurs propriétés mécaniques. En ajustant et complexifiant leur composition, il doit être possible de synthétiser des phases MAX à Haute Entropie (HE) (3 à 5 éléments utilisés pour les constituants M ou A) combinant résistance à l'endommagement mécanique et à la corrosion et une meilleure stabilité sous irradiation. L'objectif principal est ici de concevoir une phase MAX HE et d'évaluer sa résistance à l'irradiation par rapport aux phases MAX conventionnelles. Les phases conventionnelles et HE seront synthétisées par pression isostatique à chaud et seront irradiées aux ions. La résistance à l'irradiation sera évaluée en termes de stabilité de la microstructure et des propriétés mécaniques. Les microstructures seront étudiées par techniques complémentaires pour obtenir des informations chimiques et cristallines de l'échelle nano- à mésoscopique. Des essais micromécaniques seront effectués pour évaluer l'évolution de la dureté et de la ténacité. Le dommage d'irradiation sera modélisé par dynamique moléculaire. Une meilleure compréhension des mécanismes de vieillissement sous irradiation et des relations microstructure-propriétés mécaniques ainsi que l'élaboration d'une phase MAX HE avec des propriétés améliorées sont attendues.