Durcissement par solution solide dans les alliages métalliques cubiques à faces centrées : étude par simulation à l’échelle atomique du glissement des dislocations en solutions solides

par Sylvain Patinet

Thèse de doctorat en Physique du solide

Sous la direction de Laurent Proville et de David Rodney.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Dislocations dans les métaux
• Solutions solides
• Physique statistique

Résumé

Cette étude consiste à mettre en œuvre des simulations atomistiques de glissement des dislocations coin et vis dans deux alliages modèles de Ni(Al) et Al(Mg), décrits par la Méthode de l’Atome Immergé. Notre démarche s’appuie sur l’étude de l’interaction élémentaire entre dislocations et solutés pour aboutir à l’étude du durcissement par solution solide des métaux cubiques à faces centrées. Nous identifions les origines physiques de l’intensité et de la portée d’interaction entre une dislocation et un atome de soluté. Nous modélisons le franchissement thermiquement activé d’un atome de soluté par une dislocation. Nous montrons que le durcissement des segments de dislocation coin et vis est analogue. Nous développons un modèle de tension de ligne capable de reproduire quantitativement les calculs atomistiques de la contrainte d’écoulement. Enfin, nous identifions la classe d’universalité à laquelle appartient une dislocation en solution solide lors de la transition de dépiégeage.

Titre traduit

Solid solution hardening in face centered binary alloys : Gliding statistics of a dislocation in random solid solution by atomistic simulation

Résumé

The glide of edge and screw dislocation in solid solution is modeled through atomistic simulations in two model alloys of Ni(Al) and Al(Mg) described within the embedded atom method. Our approach is based on the study of the elementary interaction between dislocations and solutes to derive solid solution hardening of face centered cubic binary alloys. We identify the physical origins of the intensity and range of the interaction between a dislocation and a solute atom. The thermally activated crossing of a solute atom by a dislocation is studied at the atomistic scale. We show that hardening of edge and screw segments are similar. We develop a line tension model that reproduces quantitatively the atomistic calculations of the flow stress. We identify the universality class to which the dislocation depinning transition in solid solution belongs.