Thèse SRMP : Simulation ab initio des c½urs de dislocation vis dans le fer

Le 17 novembre 2008
Types d’événements
Séminaire SRMP
Lisa Ventelon
INSTN
Le 17/11/2008
de 14h00

Les propriétés des dislocations vis des métaux cubiques centrés, dont le fer, sont étroitement liées à la structure de c½ur. Les études menées sur ce sujet depuis les années 70 ont montré que cette structure dépendait elle-même fortement du potentiel interatomique utilisé pour les modéliser. En vue de valider et/ou améliorer les potentiels empiriques, nous avons étudié ces défauts par des méthodes plus précises de calcul de structure électronique ab initio. Il s’agit plus précisément de décrire la structure de c½ur et les mécanismes de glissement de la dislocation vis [111] dans le fer cubique centré. Pour cela, nous avons mis en ½uvre les deux types d’approches, « agrégat » et « dipôle », pour étudier sur des cellules de taille réduite les dislocations rectilignes et avec décrochement. Nous avons obtenu en ab initio une structure non dégénérée qui présente un volume de relaxation significatif, contrairement à ce qui est prédit par la plupart des potentiels empiriques. Le potentiel d’Ackland-Mendelev, seul potentiel publié reproduisant la structure non dégénérée du c½ur de la dislocation vis, conduit à des différences sur l’écart à l’élasticité anisotrope des composantes coin. Nous avons mis en ½uvre un couplage calcul atomistique – élasticité anisotrope, qui prend en compte l’effet de dilatation du c½ur en plus du champ de Volterra. Cette approche nous a permis de rationaliser les effets de taille, et de corriger les effets d’interaction élastiques entre dislocations dans l’approche dipôle. Nous avons par ailleurs obtenu une description quantitative du potentiel de Peierls. Du point de vue énergétique, nous avons conclu de nos résultats ab initio, que le potentiel d’Ackland-Mendelev conduit à une barrière de Peierls qui est trois fois trop basse, mais surtout qui présente une forme en double bosse, avec une configuration de c½ur métastable à mi-chemin qui n’existe pas en ab initio. Nous avons développé une méthodologie robuste permettant d’introduire un seul décrochement dans la cellule de calcul quadripolaire et tri-périodique, et nous l’avons validée par des calculs en potentiel empirique. Enfin nous avons étudié le comportement sous contrainte des dislocations vis, en particulier l’écart à la loi de Schmid, propre aux métaux cubiques centrés. La validation croisée des méthodes des conditions aux limites flexibles et conditions tri-périodiques en géométrie quadripolaire permet d’anticiper les calculs ab initio de la contrainte de Peierls.

SRMP