Modélisation atomistique dans la zircone : Rôle du dopage par l'yttrium et de l'environnement sur la stabilité des différences phases
Auteur / Autrice : | Abel Gebreegziabher Gebresilassie |
Direction : | Jérôme Chevalier, Laurent Gremillard |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie des matériaux |
Date : | Soutenance le 29/04/2016 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510 (Rhône) - Matériaux- ingénierie et sciences [Villeurbanne] / MATEIS |
établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Michael Finnis |
Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Chevalier, Laurent Gremillard, Michael Finnis, Stefano Fabris, Robert Tetot, Tristan Albaret, David Clarke | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Stefano Fabris, Robert Tetot |
Mots clés
Résumé
Ce travail de thèse est une étude par des méthodes de simulation de structure électronique du phénomène de dégradation en milieu aqueux de la zircone yttriée. La zircone yttriée est notamment utilisée pour la fabrication de prothèses dont la durée de vie dépend du matériau et de son environnement. Pour ces applications, la zircone yttriée est de structure tétragone, mais en fonction du dopage en yttrium et de l'environnement, cette phase est en compétition avec des structures monoclinique et cubique. Cette compétition est cruciale dans ce travail car elle peut à la fois, augmenter la résistance, ou favoriser la détérioration de ce matériau. L'étude réalisée se concentre sur des taux de dopage inférieurs à 20% mol. en oxyde d'yttrium Y2O3.Dans un premier temps, les structures atomiques d'équilibre à basse température ont été déterminées dans les trois phases en utilisant une méthode de calcul basée sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité, dans l'approximation de la densité locale. Les résultats incluent de nouvelles structures qui n'ont jusqu'alors pas été discutées dans la littérature et qui sont cohérentes avec le diagramme de phase de la zircone yttriée à basse température. Une analyse plus détaillée suggère que le mécanisme de stabilisation de la zircone yttriée tetragonale est un effet du dépistage ionocovalent particulièrement efficace dans cette phase et dont la signature dans la structure s'exprime par la présence d'ions zirconium en coordination 7. Ceci représente un point important permettant de lier stabilité et structure dans ces systèmes. Une deuxième partie de ce travail est consacrée à l’effet de l'eau dans la zircone yttriée en volume. Pour conclure, ce manuscrit représente une contribution originale à la compréhension de mécanismes à l'échelle atomique qui sont à l'origine des propriétés de la zircone yttriée et de ses applications.yttriée et de ses applications.