Cascades de deplacements atomiques dans le fer cubique centre, simulation par dynamique moleculaire

Molecular dynamics simulation of displacement cascades in bcc iron

• Auteur / Autrice : RENE VASCON
• Direction : Jean Philibert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Nous avons etudie par simulation numerique l'endommagement sous irradiation du fer. Des cascades de deplacements atomiques ont alors ete simulees par dynamique moleculaire dans un modele du fer cc, a l'aide d'un potentiel d'interaction atomique a n-corps derive de la methode de l'atome entoure (eam). Des simulations de cascades de 1 a 30 kev ont ete effectuees dans le systeme microcanonique ou le nombre d'atomes (jusqu'a 1. 5 million) est choisi suffisamment grand de facon a compenser l'absence de dissipation d'energie dans notre modele. Les defauts denombres en fin de cascade dans nos simulations ne representent que 60 pour-cent du nombre prevu par le standard nrt, ce qui est en accord qualitatif avec les donnees experimentales. Une comparaison a d'autres simulations dans le fer fait cependant apparaitre des differences significatives concernant aussi bien la quantite de defauts residuels que leur repartition. Compares aux resultats obtenus par des simulations analogues dans d'autres metaux, nos resultats montrent que d'une part, les cascades creent plus de defauts dans le fer cc que dans les metaux cfc comme le cuivre ou le nickel, et que d'autre part, dans le fer le rapport du nombre de remplacements sur celui des defauts residuels (10) est bien inferieur au rapport trouve dans le cuivre ou le nickel (100). Nous observons que le coeur de cascade presente pendant un tres court instant une structure quasi-liquide. Nous avons montre qu'une temperature initiale elevee du cristal, ainsi que la difference de masse entre constituants d'un alliage binaire artificiel fe-x (x = al, sb, au, u) produisaient un effet cascade, i. E. Une reduction du nombre de defauts et une augmentation du nombre de remplacements. Nous avons egalement mis en evidence le phenomene de quasi-canalisation de quelques atomes dans les cascades d'energie elevee. Responsable de la formation de sous-cascades, ce phenomene entraine un effet inverse de l'effet cascade.