Modélisation atomique des propriétés thermodynamiques, de la diffusion et de la mise en ordre dans les alliages Fe-Ni

Atomistic modeling of thermodynamic properties, diffusion and ordering in Fe-Ni alloys

• Auteur / Autrice : Yimi Wang
• Direction : Charlotte Becquart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des materiaux
• Date : Soutenance le 01/12/2021
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMET - Unité Matériaux et Transformations - Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 / UMET
• Jury : Président / Présidente : Michel Perez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Hemeryck, Hickel Tilmann, Frédéric Soisson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cristelle Schmuck-Pareige, Guy Tréglia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ordre et désordre (physique)

Diffusion (physique)

Thermodynamique

Simulation, Méthodes de

Monte-Carlo, Méthode de

Alliages fer-nickel

Mots clés libres

Défauts ponctuels

Alliage Fe-Ni

Simulations Monte Carlo

Diffusion

Transformations ordre-désordre

Point défects

Fe-Ni alloy

Monte Carlo simulations

Diffusion

Order-disorder transformation

Résumé

Nous présentons une modélisation à l’échelle atomique des propriétés thermodynamiques, de la diffusion et des cinétiques de mise en ordre dans les alliages fer-nickel de structure cubique à faces centrées. Le model utilise des interactions de paires qui dépendent de la température et de la composition locale. Ces interactions de paires sont ajustées sur des calculs ab initio à 0 K, et sur des données expérimentales aux températures non nulles. Le diagramme de phases du système est construit et comparé au diagramme de phases expérimental. L’ensemble des coefficients diffusion expérimentaux connus est bien reproduit : les coefficients d’autodiffusion et de diffusion d’impureté dans les alliages dilués, les coefficients de traceur et d’interdiffusion dans les alliages concentrés. Les cinétiques de mise ordre dans l’alliage FeNi3 sont étudies et comparés aux expériences disponibles. Un bon accord est obtenu pour l’évolution du paramètre d’ordre à longue distance et pour l’évolution de la taille des domaines ordonnés

We present an atomic-scale modeling of thermodynamic properties, diffusion and ordering kinetics in iron-nickel alloys of face-centered cubic structure. The model uses pair interactions that depend on temperature and local composition. These pair interactions are fitted to ab initio calculations at 0 K, and to experimental data at non-zero temperatures. The phase diagram of the system is constructed and compared to the experimental phase diagram. All known experimental diffusion coefficients are well reproduced: self-diffusion, impurity diffusion coefficients in dilute alloys, tracer and interdiffusion coefficients in concentrated alloys. The ordering kinetics in the FeNi3 alloy are studied and compared to available experiments. A good agreement is obtained for the evolution of the long-range order parameter and for the evolution of the size of the ordered domains