Etude theorique et experimentale du fluorure de calcium : simulation des processus de diffusion en volume et dans un joint de grains par la dynamique moleculaire, fluage haute temperature

par Caroline Maunier

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Vassilis Pontikis.

Soutenue en 1991

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Dans ce travail, nous reportons l'etude par la dynamique moleculaire de la phase superionique du fluorure de calcium et d'un joint de grains dans ce materiau, ainsi qu'une etude experimentale du fluage du fluorure de calcium a haute temperature. La simulation par la dynamique moleculaire (dm) du fluorure de calcium nous a permis de calculer dans une gamme de temperatures allant de 1300 a 1700 k les concentrations en defauts de frenkel anioniques, les relaxations des positions anioniques autour d'un interstitiel et les frequences de saut des atomes, le tout en bon accord avec les donnees experimentales de diffusion de neutrons. L'analyse de ces resultats et des trajectoires des anions a 1300 k montre que plusieurs mecanismes de diffusion, d'energie d'activation differentes, contribuent a la conductivite de la phase superionique. La simulation d'un joint de grains de flexion de forte desorientation nous a permis d'etudier la structure et les proprietes dynamiques de cet interface. De plus, nous avons mis en evidence que la superionicite se manifestait au joint pour des temperatures bien plus faibles que dans le volume. La faible energie d'activation pour la diffusion intragranulaire comparee a celle du volume indique la plus grande facilite de formation des defauts ponctuels a l'interface. La diffusion anionique est isotrope a l'interface et met en jeu des mecanismes collectifs et complexes. Les experiences de fluage menees dans une gamme de temperatures allant de 1200 a 1610 k, et de contraintes allant de 0. 45 a 10. 75 mpa ne nous ont pas permis de mettre en evidence une eventuelle transition des proprietes plastiques du fluorure de calcium monocristallin associee a l'apparition de la superionicite. L'energie d'activation apparente du fluage determinee est proche de l'energie d'autodiffusion du calcium laissant supposer que la deformation plastique est due a la montee des dislocations controlee par la diffusi

Titre traduit

Theoretical and experimental study of calcium fluoride: molecular dynamics simulation of diffusion processes in the bulk and along a grain boundary, high temperature creep experiments

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