Cartographie microstructurale de grains métalliques en microdiffraction Laue de rayons X pour les matériaux du nucléaire

L’objectif de l’étude consistera à cartographier en μdiffraction Laue de rayons X les contraintes et l’orientation d’assemblées de grains micrométriques d’alliages de Zr revêtus Cr.

Un nouvel éclairage sera apporté sur les contraintes emmagasinées dans ces matériaux, très importants pour ce concept innovant de gaine combustible des REP, en utilisant une technique, très originale et unique en Europe développée sur la ligne BM32@ESRF. Celle-ci permet d’obtenir très rapidement un cliché de diffraction pour une position donnée de l’échantillon devant le faisceau (taille de sonde < 200 nm). Il est ensuite analysé quantitativement par les logiciels LaueNN (indexation des clichés de diffraction par intelligence artificielle) et LaueTools (raffinement de structure) de la ligne BM32.

Ce projet vise à aller au-delà des méthodes de cartographies actuelles en introduisant (i) un pré traitement des images, e.g., la sélection en amont des pics de diffractions en fonction de leurs formes/déformations, tout en les reliant aux contraintes résiduelles (ii) ainsi qu’un post traitement où l’ensemble des données seront être mises en forme pour obtenir les champs 3D des paramètres structuraux, en les rendant rapidement visualisables, manipulables et interprétables grâce à des approches IA supervisées ou non (4). Les nouveaux outils et algorithmes mis au point viendront enrichir ceux déjà existants (python, notebooks, interfaces graphiques,…) et augmenteront les performances d’exploitation des données volumineuses, complexes et riches en informations microstructurales.

Ces données expérimentales inaccessibles par d’autres méthodes expérimentales alimenteront ainsi les modélisations pour comprendre l’endommagement du revêtement microstructurée. Cette étude contribuera également aux besoins croissants d’accélération de l’acquisition et du traitement des données issues des sources synchrotrons et à l ‘amélioration de la maîtrise des matériaux EATF (enhanced-accident tolerant fuels).