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

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

• Auteur / Autrice : Anshuman Choudhury
• Direction : Laurent Proville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 11/12/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de recherches de métallurgie physique (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 201X-2023)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Creuze
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Proville, Jérôme Creuze, Laurent Pizzagalli, Daniel Caillard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Pizzagalli, Daniel Caillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique moléculaire

Déformations (mécanique)

Basses températures -- Recherche

Matériaux -- Effets des basses températures

Dislocations dans les cristaux

Dislocations dans les métaux

Mots clés libres

Plasticité cristalline

Mouvement saccadé

Basse température

Déformation plastique

Crystal plasticity

Jerky motion

Low temperature

Plastic deformation

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.

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.