Mesures et simulation par Monte-Carlo d'ordre local et de déplacements élastiques dans l'alliage Al-Zn

par Joël Desplat

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Frédéric Livet et de Françoise Bley.


  • Résumé

    La présence d'une énergie élastique, modifie les caractères des transitions ordre/désordre ou démixtion dans les alliages. Cette influence a généralement été étudiée d'un point de vue thermodynamique par des approches macroscopiques. D'autre part, la diffusion diffuse de neutrons permet d'accéder simultanément à l'ordre à courte distance et aux déplacements atomiques dans les cristaux. Ce travail vise à discuter l'influence des effets de taille sur les diagrammes de phases (dissymétrie et fluctuations). Nous avons utilisé un modèle microscopique, basé sur l'Hamiltonien d'Ising ferromagnétique limité aux premiers voisins, qui permet de prendre en compte les effets élastiques. A partir d'une approximation de champ moyen, (théorie de Landau), nous avons relié par un calcul analytique ces effets au déplacement d'une lacune de démixtion. En utilisant un algorithme de Métropolis, nous avons ensuite construit des programmes de simulation de Monte-Carlo. Ceux-ci ont permis de calculer à la fois le diagramme de phases et fa diffusion diffuse de systèmes à démixtion cfc, et de confirmer les tendances mises en évidence par le champ moyen. Cette technique a été appliquée au cas du système Al-Zn. Des mesures de diffusion diffuse nous ont permis de vérifier la présence d'effets de taille, et d'obtenir des potentiels d'interaction de paires à partir de l'ordre local. Par simulation de notre modèle, ces derniers nous ont permis de reproduire qualitativement le diagramme de phases et la section efficace de diffusion diffuse expérimentaux. Le comportement critique, expérimental et simulé, de ce système est voisin de celui de l'Hamiltonien d'Ising non perturbé. Ces résultats sont en accord avec ceux d'études plus anciennes.


  • Résumé

    There is strong evidence of size effect influence during order/disorder or demixing phase transitions. From a thermodynamic point of view, these phenomena have usually been studied using macroscopic models. Moreover, neutron diffuse scattering experiments have yielded informations about both local order and static displacements. We have studied the interaction between elastic effects and phase diagrams (dissymetry and fluctuations). Starting from a ferromagnetic Ising Hamìltonian limited to nearest neighbour interaction, we have used a microscopic model accounting for elastic_displacements. A mean field type method and Landau theory have enabled us to obtain an analytical relation between elastic effects and the position of a miscibility gap. Monte-Carlo simulation following Metropolis algorithm have yielded simultaneously phase diagrams and diffuse scattering cross sections of a cfc demixing system. The former was in agreement with the results of our mean field approximation. We have used this method to study the case of an Al-Zn alloy. Neutron diffuse scattering experiments have enabled us to verify the existence of size effects in this system and to obtain effective pair interactions. We were able to reproduce with Monte-Carlo both phase diagrams and elastic diffuse scattering cross-sections, at least qualitatively. In the critical region, both simulated and experimental scattering were very similar to that of an unperturbed Ising Hamiltonian. These results present a satisfying agreement with those of previous studies

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  • Détails : 1 vol. (207 p.)
  • Annexes : Bibliographie p. 203-204

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