Intérêt de la fabrication additive d'alliages à base de nickel pour les réacteurs à sels fondus : étude du comportement sous irradiation et en corrosion aux sels fondus

Les alliages à base de nickel sont connus pour leur résistance mécanique et leur bonne résistance à la corrosion à haute température. Ces matériaux sont des candidats naturels comme matériau de structure pour les réacteurs à sels fondus. Cette thèse s'intéresse aux propriétés sous irradiation et en corrosion aux sels fondus de ces alliages mis en forme à l'aide du procédé de fusion laser sur lit de poudre (LPBF). Grâce aux récents progrès dans le domaine, la Fabrication Additive (FA) semble adaptée pour répondre aux problématiques conception de petits réacteurs modulaires (AMR). Des alliages commerciaux (Hastelloy X, Inconel 718 et ABD-900AM) ont été fabriqués à l'aide de ce procédé. Leur microstructure brute de fabrication a été étudiée afin de déterminer des jeux de paramètres permettant d'obtenir un matériau sain. Les échantillons obtenus ont ensuite été irradiés aux ions Fe5+ dans la plateforme JANNuS du CEA Saclay à 550 °C. Cette irradiation à forte dose a permis d'étudier la résistance au gonflement de ces alliages et de la comparer à un matériau de référence (acier 316L) et à des alliages conventionnels. Le gonflement est un phénomène dû à la formation de cavités, qui va entrainer des déformations macroscopiques et une fragilisation des pièces soumises à l'irradiation. Ce phénomène a été caractérisé grâce à des observations MEB et MET. Une méthodologie de caractérisation au MEB assistée par l'intelligence artificielle a été mise en place afin de pouvoir classer rapidement les différents alliages. L'ABD 900-AM a présenté la meilleure résistance au gonflement, suivi de l'Hastelloy X et de l'Inconel 718. Les résultats montrent que dans le cas de l'Hastelloy X, le matériau élaboré par LPBF donne de meilleurs résultats que le matériau forgé, alors que pour l'Inconel 718 les deux procédés de fabrication donnent des résultats similaires. Ces alliages commerciaux ne sont pas optimisés pour des applications dans des sels fondus. D'autres alliages ont été conçus dans cette thèse pour répondre à cette problématique. La fabricabilité de ces nouveaux matériaux en FA a donc été testée. Des essais de corrosion en milieu NaCl-MgCl2 à 600 °C ont été effectués. Ces immersions ont permis de tester le comportement de ces alliages en FA et en CIC (compression isostatique à chaud) et de le comparer à des alliages commerciaux. Les différentes caractérisations ont permis de montrer la bonne résistance des alliages optimisés en corrosion dans les milieux chlorures.