Des surfaces aux joints de grains : la segregation dans tous ses etats

par Jérôme Creuze

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Fabienne Berthier.

Soutenue en 2000

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Grand nombre des proprietes des alliages dependent de la structure et de la composition chimique des defauts. Dans ce contexte, nous avons etudie la segregation interfaciale d'un systeme presentant une forte demixtion en volume et une tendance a segreger en surface (i. E. Cu/ag), par simulations monte carlo avec deplacements et un modele d'ising effectif sur reseau rigide. Les interfaces considerees sont le joint de grains de flexion =5 (310) 001 ainsi que les surfaces (001) et (310). Les resultats obtenus en monte carlo pour le joint de grains montrent l'existence d'un compose ordonne bi-dimensionnel dans le plan du joint dans un systeme a tendance a la demixtion ! pour la surface (001), nous montrons l'apparition d'une surstructure cristallographique illustrant le couplage complexe entre segregation et modification structurale. L'analyse par le modele sur reseau rigide nous a permis de determiner les forces motrices de segregation intergranulaire et superficielle. Le couplage des deux methodes a mis en evidence le role important de l'entropie vibrationnelle dans la segregation intergranulaire, alors qu'elle peut etre negligee pour la segregation superficielle. L'evaluation de s s e g doit tenir compte des couplages entre vibrateurs premiers voisins (le modele d'einstein ne pouvant donc etre utilise) et de la dilatation thermique differentielle a proximite du joint de grains. Nous avons alors utilise l'approche analytique pour determiner les isothermes de segregation intergranulaire. Nous avons ainsi mis en evidence une transition de phase du premier ordre a caractere multicouche. Un comportement identique est obtenu pour la surface (310), les interactions inter-plan etant a l'origine de ces transitions. Cet aspect multicouche de la segregation intergranulaire a ete confirme par des simulations monte carlo montrant de plus l'apparition d'un phenomene de mouillage, le joint de grains initial se scindant en deux interfaces separees par une phase metastable.

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