Statistics of dislocations at low temperature in pure metals with body centered cubic symmetry

par Anshuman Choudhury

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Laurent Proville.

Soutenue le 11-12-2018

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Service de recherches de métallurgie physique (Gif-sur-Yvette, Essonne) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Jérôme Creuze.

Le jury était composé de Laurent Proville, Jérôme Creuze, Laurent Pizzagalli, Daniel Caillard.

Les rapporteurs étaient Laurent Pizzagalli, Daniel Caillard.

  • Titre traduit

    Statistiques du glissement des dislocations à basse température dans les métaux de symétrie cubique centrée


  • Résumé

    Les observations de microscopie électronique in situ effectuées par Daniel Caillard (CEMES, Toulouse) au cours de la déformation de cristaux de symétrie cubique centrée ont montré que les dislocations vis effectuaient des sauts de plusieurs distances inter-atomiques alors que la théorie standard de Peierls prédit des sauts de une seul distance inter-atomique. Nous avons étudié par simulation atomique le glissement d'une dislocation vis dans un cristal de fer pure. Nous montrons que la propagation de décrochement le long de la dislocation induit un échauffement local qui favorise la nucléation de décrochements supplémentaires. L'accumulation de ces décrochements permet à la dislocation de parcourir plusieurs distances inter-atomiques. Ces simulations nous permettent de proposer une théorie pour l'explication des observations de D. Caillard.


  • Résumé

    In situ straining tests in high purity α-Fe thin-foils at low temperatures have demonstrated that crystalline defects, called dislocations, have a jerky type of motion made of intermittent long jumps of several nanometers. Such an observation is in conflict with the standard Peierls mechanism for plastic deformation in bcc crystals, where the screw dislocation jumps are limited by inter-reticular distances, i.e. of a few Angstroms. Employing atomic-scale simulations, we show that although the short jumps are initially more favorable, their realization requires the propagation of a kinked profile along the dislocation line which yields coherent atomic vibrations acting as traveling thermal spikes. Such local heat bursts favor the thermally assisted nucleation of new kinks in the wake of primary ones. The accumulation of new kinks leads to long dislocation jumps like those observed experimentally. Our study constitutes an important step toward predictive atomic-scale theory for materials deformation.


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