Défauts atomiques et diffusion dans les alliages : effets des corrélations

par Vincent Barbe

Thèse de doctorat en Science des matériaux

Sous la direction de Jean-Bernard Guillot.


  • Résumé

    La théorie de la diffusion dans les alliages a pour but de prédire les propriétés de diffusion d'un alliage à partir de la description de sauts atomiques individuels. Ces propriétés sont fondamentales dans des matériaux maintenus hors d'équilibre, comme par exemple les aciers soumis à irradiation dans les centrales nucléaires. Nous proposons plusieurs développements d'un modèle existant, dit de champ moyen autocohérent (CMAC). Le principale difficulté théorique est le traitement des effets de couplage (ou de corrélations) entre les différents flux de matière. Pour les prendre en compte, le CMAC détermine la fonction de distribution d'un alliage hors d'équilibre, en suivant le déplacement simultané de plusieurs atomes ou défauts. Cette fonction de distribution est traduite formellement par un ensemble d'interactions de nature dynamique, appelé Hamiltonien effectif. Cette étude contient une extension du domaine de validité du CMAC à des systèmes fortement corrélés pour le mécanisme lacunaire, ainsi qu'au transport par mécanisme interstitiel. Nous nous appuyons pour cela sur des modèles atomiques dits de liaisons coupées capables de rendre compte des propriétés thermodynamiques d'un alliage telles que l'ordre à courte distance. Ces modèles sont appliqués pour estimer les propriétés de diffusion dans deux alliages modèles d'intérêt nucléaire, la solution solide concentrée Fe-Ni-Cr et l'alliage dilué Fe(P) : nous proposons un modèle atomique adapté et comparons nos résultats à des données expérimentales.

  • Titre traduit

    Point defects and diffusion in alloys : importance of the correlation effects


  • Résumé

    Kinetic models in alloys aim at predicting the transport properties of a system starting from the microscopie jump frequencies of defects. Such properties are of prior importance in systems which stay out of equilibrium for a long time, as for example irradiated alloys in nuclear reactors. We hereby propose several developments of the recent self-consistent mean field (SCMF) kinetic theory, which deals particularly with the correlation effects due to the coupling of atomic and defect fluxes. They are taken into account through a non-equilibrium distribution function of the system, which is derived from the time evolution of small clusters (of two' or more atoms or defects). VVe therefore introduce a set of 'dynamic' interactions called effective Hamiltonian. The SCMF theory is extended to treat high jump frequency ratios for the vacancy mechanism, as weil as the transport through interstitial defects. We use in both cases an atomic model which accounts for the thermodynamic properties of the alloy, as e. G. The short-range order. Those models are eventually applied ta predict the diffusion properties in two model alloys of nuclear interest : the concentrated Fe-Ni-Cr solid solution and the dilue Fe(P) alloy. \Ve present adapted atomic models and compare our predictions to experimental data.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2006 par [CEA Saclay, Direction des systèmes d'information] à [Gif-sur-Yvette]

Défauts atomiques et diffusion dans les alliages : effets des corrélations


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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-199 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 185 réf.

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  • Cote : TH 63485
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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2006 par [CEA Saclay, Direction des systèmes d'information] à [Gif-sur-Yvette]

Informations

  • Sous le titre : Défauts atomiques et diffusion dans les alliages : effets des corrélations
  • Dans la collection : Rapport CEA , R-6130 , 0429-3460
  • Détails : 1 vol. (199-19-[58] p.)
  • Notes : La couv. porte en plus : "Direction de l'énergie nucléaire". Contient des annexes en anglais.
  • Annexes : Bibliogr. p. 193-199. Notes bibliogr. Résumé en français et en anglais
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