Développement D’alliages Concentrés Complexes Tolérants à L’oxygène en Vue D’améliorer Leur Recyclabilité Et Leur Usage en Voie Poudre

**Post-doctorat en Métallurgie : Développement d’alliages concentrés complexes tolérants à**
**l’oxygène en vue d’améliorer leur recyclabilité et leur usage en voie poudre - CDD 18 mois**

CENTRE SCIENCE DES MATERIAUX ET DES STRUCTURES / PHYSIQUE ET MECANIQUE POUR LA METALLURGIE

**ENVIRONNEMENT DU POSTE**:
L’Institut Mines-Télécom est le 1er groupe public de Grandes Écoles d’ingénieur.e.s et de management de France.
Constitué de huit Grandes Écoles publiques et de deux écoles filiales, l’Institut Mines-Télécom anime et
développe un riche écosystème d’écoles partenaires, de partenaires économiques, académiques et
institutionnels, acteurs de la formation, de la recherche et du développement économique.
Mines Saint-Étienne, École de l'Institut Mines-Télécom, est chargée de missions de formation, recherche,
innovation, transfert industriel et culture scientifique. Avec 2 500 élèves, 500 personnels, et un budget de 50 M€,
elle rayonne sur 3 campus dédiés à l’industrie des futurs, à la santé et au bien-être et à la souveraineté numérique
et microélectronique. Elle est classée dans le top 15 des Ecoles d’ingénieurs Françaises et dans le Top 500 des
Universités mondiales.
La stratégie 2023-2027 de Mines Saint-Etienne s’inscrit dans celle de l’Institut Mines Telecom. Elle a pour
ambition:

- D’accompagner les transitions écologique, numérique, et générationnelle et d’en former les acteurs
- De soutenir la souveraineté nationale et européenne en microélectronique et numérique

Pour mettre en œuvre cette stratégie et renforcer ses actions de recherche, elle recrute **une** **post-doctorante ou**
**un post-doctorant dans le domaine de la métallurgie physique**(procédés d’élaboration, transformation de
phase, caractérisation microstructurale et mécanique). Ce poste est basé sur le campus de Saint-Étienne, dans
l’équipe PMM (Physique et Mécanique pour la Métallurgie) du centre SMS (Sciences des Matériaux et des
Structures).
Le laboratoire Georges Friedel (LGF UMR CNRS 5307), rattaché à Mines Saint-Étienne, mène depuis une quinzaine
d’années des activités de recherche sur les alliages à haute entropie (HEA: _High Entropy Alloys_) et les alliages
concentrés complexes (CCA: _Complex Concentrated Alloys_). Dans la continuité de cette activité, le travail de
recherche proposé s’inscrit dans le cadre du projet RECYFAB (Recyclabilité d’alliages HEA austénitiques : apport
des procédés de FA), financé par le Groupement d’Intérêt Scientifique GIS HEAD et l’Agence de l’Innovation de
Défense (AID). Il sera mené en collaboration avec le laboratoire MATEIS (UMR CNRS 5510) à l’INSA de Lyon, où
des séjours ponctuels seront prévus.

**DESCRIPTION DU POSTE**:
Les HEA et CCA, dont la composition chimique intègre plusieurs éléments métalliques en forte concentration,
(température, corrosion, irradiation). De par leur nature concentrée, ils sont en revanche inadaptés à la plupart
des procédés de recyclage classiques mais pourraient être valorisées par métallurgie des poudres avec l’essor
récent des procédés de fabrication additive (FA) métalliques. Cependant, certains procédés inhérents à la
métallurgie des poudres (atomisation, fusion laser) peuvent induire une quantité non négligeable d’impuretés
dans l’alliage. L’oxygène est notamment responsable d’une diminution significative des propriétés mécaniques
de résilience, à température ambiante et à température cryogénique. **Le travail proposé consiste en la**
**conception, l’élaboration et la caractérisation de nouveaux CCA austénitiques de type CrFeMnNi plus tolérants**
**à l’oxygène.** Dans un premier temps, une étape de conception d’alliages sera réalisée par calculs
thermodynamiques (méthode CALPHAD) pour sélectionner plusieurs nuances austénitiques prometteuses vis-à
- vis du dopage en oxygène. Les alliages conçus seront ensuite élaborés au LGF sous la forme de lingots à l’échelle
laboratoire, par fusion par induction en nacelle froide. Chaque nuance sera caractérisée finement du point de

vue microstructural (MEB, EDX, EBSD, DRX, éventuellement MET) et mécanique (traction/compression, dureté,
résilience). En parallèle, pour chacune des nuances, des petits lots de poudres seront atomisées au laboratoire
MATEIS. Ces derniers seront évalués du point de vue de leur sensibilité et de leur comportement au vieillissement
sous atmosphère oxydante. Enfin, pour une nuance prometteuse, il pourra être envisagé d’atomiser un lot de
poudre plus conséquent afin d’évaluer l’imprimabilité de l’alliage par procédé de fusion laser sur lit de poudre
(L-PBF: Laser Powder Bed Fusion), et la microstructure et le comportement mécanique brut de fabrication.

La personne retenue se verra confiée les missions suivantes:

- Mener une brève étude bibliographique sur l’effet de l’ajout d’éléments interstitiels (oxygène, azote,)

dans la matrice austénitique des HEA et CCA.
- Sélectionner une ou plusieurs nuance(s) concentrée(s) de type CrFeMnNi prometteuse(s) pour l’ajout

d’oxygène. Cette sélection sera réalisée