Missions du SRMA

Le Service de Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA) a pour principales missions :

  • d’étudier le comportement des matériaux utilisés dans les systèmes nucléaires actuels ou futurs, dans les conditions de service, accidentelles ou de longue durée,
  • de proposer et développer des matériaux innovants, métalliques et céramiques, répondant aux besoins industriels actuels et futurs, en particulier des matériaux micro-/nano-structurés, et plus particulièrement pour des utilisations en conditions extrêmes (hautes températures, irradiation à forte dose,…),
  • de maîtriser la fabrication de ces matériaux par la mise en œuvre de procédés de fabrication et leur optimisation,
  • d’établir les modèles de comportement des matériaux étudiés à l’aide de moyens expérimentaux fins et l’utilisation de modélisations numériques avancées,
  • de procéder à des expertises sur des pièces industrielles en retour de service, notamment pour étudier les mécanismes de défaillance mis en jeu, et de proposer des solutions d’amélioration,
  • de préparer et suivre les irradiations expérimentales de matériaux dans les réacteurs français ou étrangers avec les unités concernées du CEA,
  • de participer aux enseignements Matériaux pour le Nucléaire.

Organisation de l’unité de recherche

Depuis 2007, le Service de Recherches Métallurgiques Appliquées (SRMA) est organisé en un échelon central et trois laboratoires :

  • Laboratoire d’Analyse Microstructurale des Matériaux (LA2M) : Le LA2M est en charge de l’étude et de l’analyse de la microstructure des matériaux en lien avec leur comportement en service. Le laboratoire dispose d’équipements conventionnels et spécifiques pour réaliser la préparation des échantillons, l’observation et l’analyse chimique à différentes échelles (microscopie optique, électronique à balayage et en transmission, microsonde de Castaing), la caractérisation des propriétés physiques et thermiques (fours, dilatomètres, calorimètres, diffusivimètre, mesure du PTE,…), et l’analyse cristallographique ou de texture (diffraction des rayons X). Le LA2M possède également un dispositif d’irradiation aux électrons (microscope électronique en transmission à très haute tension, MET-THT), complémentaire du dispositif JANNuS, et accessible largement à l’extérieur du CEA via la plate-forme EMIR. Pour compléter ses études, le LA2M est fréquemment amené à utiliser les grands instruments : rayonnement synchrotron (SOLEIL, ESRF,…), sources de neutrons (LLB, ILL), microsonde nucléaire (LPS), irradiations aux particules chargées (JANNuS, CSNSM, GANIL,…), et à participer aux développements expérimentaux afférents.
  • Laboratoire d’étude du Comportement Mécanique des Matériaux (LC2M) : Les activités du laboratoire sont centrées sur l’étude du comportement mécanique des matériaux. Cela recouvre des campagnes de caractérisation mécanique (traction, fluage, éclatement, fatigue, résilience et ténacité,..), nécessitant parfois aussi le développement de moyens d’essais spécifiques, jusqu'à des études visant à relier le comportement mécanique à la microstructure et mettant en œuvre des modélisations multi-échelles. Les matériaux étudiés sont ceux de l'industrie nucléaire : aciers ferritiques / martensitiques, aciers inoxydables austénitiques, alliages de zirconium, alliages d'aluminium,... En outre, une activité sur les matériaux céramiques se développe depuis quelques années, dans le cadre des programmes matériaux pour les systèmes nucléaires du futur.
  • Laboratoire de Technologies des Matériaux Extrêmes (LTMEx) : Les activités du laboratoire portent principalement sur l'élaboration et la mise en forme des matériaux métalliques micro-/nano-structurés, par métallurgie des poudres (compression isostatique à froid, co-broyage à l'échelle du pré-pilote, consolidation par frittage (naturel, CIC, SPS,…), filage), ou par des procédés de déformation plastique sévère. Le LTMEx est également en capacité d’élaborer des composites à matrice céramique (SiC/SiC,…) pour milieux extrêmes, par des procédés de CVI, électrophorèse,…, et de réaliser la synthèse de nano-poudres à l'échelle du pilote par pyrolyse laser. Il peut se charger du développement de nano-poudres (carbures, nitrures, oxydes,…) avec l'étude des mécanismes de croissance et des paramètres clefs influençant la structure, la taille de grain et la composition chimique, et assurer la fonctionnalisation des nano-poudres en vue de leur mise en œuvre dans les procédés de métallurgie des poudres.

Enfin, le SRMA héberge un Laboratoire de Recherche Conventionné (LRC CARMEN, CARactérisation des Matériaux pour l’Energie Nucléaire), qui a été créé dans le cadre d’un accord signé en 2011 entre le CEA, l'Ecole Centrale Paris et le CNRS. Les objectifs de recherche du LRC sont de comprendre et de modéliser les mécanismes physiques à l’origine du vieillissement des matériaux d’intérêt nucléaire, afin de proposer des voies pour optimiser à la fois le design et les conditions d’élaboration pour améliorer leurs fonctionnalités. En particulier, le LRC a de fortes compétences en physique de base des collisions, afin de mieux comprendre les modes de dépôt d’énergie au sein d’un matériau, induit par un flux de particules (ions chargés ou neutrons) de faibles énergies cinétiques, décrivant une irradiation en réacteur nucléaire.


Contact

M. CHAPELOT Philippe