Diffusion de H Dans Les Nitrures Et Oxydes de Titane

**Diffusion de H dans les nitrures et oxydes de titane**:

- Réf **ABG-126079**
- Stage master 2 / Ingénieur- Durée 6 mois- Salaire net mensuel 600€- 03/10/2024- CIRIMAT - Equipe MéMO- Lieu de travail- Toulouse Occitanie France- Champs scientifiques- Physique
- Chimie
- Matériaux
- Mots clés- DFT, diffusion, hydrogène-
- 03/12/2024**Établissement recruteur**:
Le Centre Interuniversitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux (CIRIMAT) a été créé en 1999 par fusion de 3 laboratoires et est structuré en 6 équipes depuis janvier 2021. Il regroupe les compétences toulousaines dans le domaine de la science et de l’ingénierie des matériaux, réparties sur 4 sites géographiques : 3 sur le campus universitaire Toulouse-Rangueil (UPS/Chimie, UPS/Physique, UPS/Pharmacie) et un sur le campus INPT-ENSIACET.

Le CIRIMAT est une Unité Mixte de Recherche (UMR CNRS INPT UPS 5085) et compte environ 240 personnes, dont un peu plus de 100 permanents et environ 90 doctorants.

INFORMATIONS PRATIQUES
CIRIMAT (Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux, UMR 5085), INP-ENSIACET, 4, allée Émile Monso BP44362 31030 Toulouse cedex 4 France

**Description**:
**Thématique**: physique, chimie, matériaux

**Mots clés**: physique du solide, modélisation, DFT**Description**:

- Les alliages à base de titane sont de plus en plus utilisés dans l'industrie aérospatiale, grâce à leur résistance mécanique spécifique élevée, qui permet de réduire le poids des avions. Dans les environnements soumis à de fortes contraintes thermomécaniques (moteurs d'avion par exemple), les alliages de titane peuvent dans certains cas remplacer des alliages de plus haute densité tels que les aciers réfractaires, les alliages à base de nickel ou de cobalt. Cependant, le titane est connu pour dissoudre l'oxygène (jusqu'à 33%atomique pour le titane pur), et au-delà d'une certaine limite (environ 0,4%at pour le TA6V1), cette dissolution de l'oxygène entraîne une fragilisation du titane2. En conséquence, l'utilisation des alliages à base de titane est limitée en termes de température (moins de 600°C pour les alliages les plus performants). Dans l'air, une couche d'oxygène se forme à la surface du métal. Lors de la formation de cette couche d'oxyde, des couches de nitrure de titane peuvent parfois se former entre l'oxyde de surface et le métal. Cette couche de nitrure est suspectée d'agir comme une barrière de diffusion pour de nombreuses espèces. Nous nous proposons ici de valider ou non cette hypothèse dans le cas de l'hydrogène en étudiant l'insertion et la diffusion dans la couche d'oxyde et de nitrure.Plus généralement, ce stage s'inscrit dans l'activité de recherche visant à évaluer, expérimentalement et par des simulations à l'échelle atomique, les effets des éléments d'alliage sur la dissolution et la diffusion des interstitiels (H, C, O et N) dans les alliages de titane. Ce stage se concentrera sur la partie _modélisation à l'échelle atomique_ de ce travail, avec pour objectif principal d'étudier les mécanismes de diffusion de l'hydrogène dans les alliages binaires dilués de titane à l'échelle atomique, et de les relier au coefficient macroscopique de diffusion de l'hydrogène.

Pour se faire, des calculs atomistiques seront réalisés en DFT (théorie de la fonctionnelle densité) avec le logiciel _VASP_, comprenant des calculs d’énergie et des calculs des barrières de diffusion avec la méthode Nudged Elastic Band (NEB) et _ART_n_ (activation-relaxation technique)3. Pour le calcul du coefficient de transport, nous nous appuierons sur des calculs déjà menés au laboratoire à l’aide du code _KineCluE_4 qui permet de relier procesus à l’échelle atomique et grandeur macroscopique.
- 1A. Casadebaigt, J. Hugues et D. Monceau, _Corrosion Science_ **175** (2020) 108875- 2W.L. Finlay et J.A. Snyder, _Journal of Metals_ **188** (1950) 227-286- 3M. Poberznik _et al. _Computer Physics Communications_ **295** (2024) 108961.- 4T. Schuler, L. Messina et M. Nastar, _Computational Materials Science_ **172**, (2020) 109191**Profil**:
FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ
Nous recherchons un/une étudiante en physique, ayant de bonnes bases en physique des matériaux, physique du solide, mécanique quantique et ayant un goût prononcé pour les simulations.

**Prise de fonction**:

- 03/02/2025