Détermination expérimentale et interprétation théorique de la structure des métaux polyvalents et de leurs alliages

par Driss Es Sbihi

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Benoît Grosdidier.

Soutenue le 06-11-2009

à Metz , dans le cadre de SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires , en partenariat avec LPMD - Laboratoire de Physique des Milieux Denses - EA 3469 (laboratoire) .

Le président du jury était Christian Regnaut.

Le jury était composé de Ahmed Makradi, Jean-Georges Gasser, Abdellatif Ben Abdellah, Hong Xu, Noël Jakse.


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est double : premièrement montrer la qualité du pseudo-potentiel local de Shaw pour décrire la structure des métaux polyvalents et sa transférabilité aux alliages ; deuxièmement l'étude expérimentale par diffusion neutronique de la structure de l'alliage hétéro-coordonné Mn-Zn, et la mise en évidence du phénomène critique de démixtion pour l'alliage Bi-Ga avec des outils expérimentaux (rayons X et neutrons) et numériques (Monte-Carlo inverse). Ce travail de thèse s'articule en deux parties. Dans la première partie, nous développerons la théorie des pseudo-potentiels nécessaire à l'obtention des potentiels inter-ioniques tant pour les métaux purs que pour leurs alliages, nous définirons les grandeurs structurales qui sont les fonctions de corrélation de paire et les facteurs de structure et nous présenterons la méthode de la dynamique moléculaire. Ces résultats concernent le calcul des grandeurs structurales des métaux polyvalents purs (Al, Ga, Cd, In, Sn, Tl, Pb, Bi) et de leurs alliages dont les données expérimentales sont indisponibles (Bi-Pb, Pb-Sn et Ga-Pb). Nous y discuterons tout particulièrement la transférabilité du pseudo-potentiel de Shaw local à l'alliage. Dans la deuxième partie, nous détaillerons les processus de diffusion des deux méthodes expérimentales les plus utilisées pour la détermination de la structure des métaux liquides et de leurs alliages et qui sont la diffusion de neutrons et la diffraction des rayons X. Nous développerons les méthodes de corrections standards et manétiques utilisées pour l'alliage liquide Mn-Zn. Nous décrirons aussi la méthode RMC de simulation structurelle qui sera utilisée pour la mise en évidence de l'ordre local de l'alliage liquide Bi-Ga présentant un seuil de miscibilité

  • Titre traduit

    Experimental determination and theoretical interpretation of polyvalent metals structure and their alloys


  • Résumé

    The aim of this thesis is manifold ; firstly showing the quality of Shaw local pseudo-potential to describe the structure of polyvalents metals and his transferability to alloys. Secondly doing the experimental study by neutron scattering of structure of the hetero-coordinated Mn-Zn liquid alloy, and highlighting the critical phenomenon of demixing for Bi-Ga liquid alloy with experimental tools (X-rays and neutrons) and structural simulation Reverse Monte-Carlo (RMC). This thesis is divided into two parts. In the first part, we develop the pseudo-potentials theory necessary to obtain the inter-ionic potential for both pure metals and alloys, we define the structural quantities which are the pair correlation functions and the structure factors, we present the molecular dynamics method. Then we will present and discuss our results obtained using the effective potential and molecular dynamics. These results concern the calculation of structural quantities of pure polyvalent metals (Al, Ga, Cd, In, Sn, Tl, Pb, Bi),and their alloys whose experimental data are avaible (Bi-Pb, Pb-Sn et Ga-Pb). We particulary discuss the transferability of the Shaw local pseudo-potential from pure liquid to liquid alloy. In the second part, we detail the process of diffusion of the two experimental methods most used for determining the structure of liquid metals and their alloys, which are the neutron scattering and X-ray diffraction. We explain the standard and magnetic methods of correction used for the Mn-Zn liquid alloy. We will also present the RMC structural simulation that will be used to highlight the local order in the Bi-Ga liquid alloy structure witch present a threshold of miscibility


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