Effet de la structure des joints de grains sur le phénomène de ségrégation induite par irradiation aux ions lourds dans un alliage Fe-13Cr

Les aciers Ferritiques/Martensitiques (F/M) ainsi que leurs homologues, renforcés par des particules d’oxydes (ODS), sont envisagés comme matériaux de structure et de grainage pour les futures générations de réacteurs (GEN IV & Fusion). En effet, ces alliages ont une très bonne résistance mécanique ainsi qu’à la corrosion. Toutefois, sous irradiation, ils sont soumis à un flux de défauts qui engendre une ségrégation induite par l’irradiation (SII). Cette ségrégation hors équilibre a pour effet de changer la composition locale du matériau aux abords des puits de défauts, tels que les joints de grains. Cette modification de la composition altère la réponse du matériau face aux différentes sollicitations auquel il est soumis en fonctionnement. La SII peut être influencée par de nombreux paramètres liés au matériau ainsi qu’aux conditions d’irradiation. Cette étude s’est concentrée sur l’un de ces paramètres : la structure des joints de grains. L’objectif est de quantifier les effets de la structure des joints de grains sur la SII dans un alliage modèle Fe-13%Cr. Dans un premier temps, un protocole expérimental a été mis en place afin de pouvoir caractériser un joint de grains en sonde atomique tomographique (SAT). Le joint de grains est entièrement caractérisé selon ses cinq dégrées de liberté grâce au couplage de deux techniques de diffraction des électrons : l’EBSD et le TKD. Des analyses sont réalisées avant et après irradiation afin de dissocier la SII de la ségrégation d’équilibre sur les joint de grains. Enfin, chaque condition a été doublée ou triplée afin d’améliorer la représentativité des résultats. Une irradiation aux ions Fe5+ à 450°C a été réalisée à faible taux de dommage (6.10-5 dpa.s-1 ) afin de favoriser l’enrichissement des joints de grains en chrome. Les analyses réalisées à la SAT ont permis de mettre en évidence le phénomène de SII dans un alliage Fe-13%Cr sur différents types de joints de grains pour une dose de 2 dpa. La structure du joint de grains a un net effet sur la SII. L’effet des normales aux plan a également été observé à la SAT sur deux joints de grains Σ3 (60° ). Un profil de composition en W est systématiquement visible sur les profils en Cr réalisés au travers des joints de grains irradiés. Cette ségrégation en chrome est accompagnée d’une ségrégation en carbone pouvant amener à une ségrégation/précipitation hétérogène dans le plan des joints de grains. Ces précipités riches en chrome et en carbone sont susceptibles d’être