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Dissertations / Theses on the topic 'Dislocations dans les métaux – Densité'
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Christiaen, Benjamin. "Modélisation multi-échelle de la déformation d’alliage de zirconium sous irradiation." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R008/document.
Full textAbstract:
Les alliages de zirconium sont utilisés pour fabriquer des gaines de combustible ainsi que des assemblages combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression. Sous irradiation, ils montrent un changement dimensionnel communément appelé croissance. Des observations expérimentales ont montré qu'au-dessus d'une dose seuil, ces alliages sont sujets à une croissance accélérée appelée "breakaway". Il a été bien établi que la formation sous irradiation de boucles de dislocation ‹a› et ‹c› est directement responsables de la croissance des alliages de zirconium sous irradiation et que l’apparition des boucles ‹c› est corrélée avec cette accélération de croissance. Cependant, les mécanismes de germination des boucles qui semblent influencés par la présence d’éléments d’alliage sont encore mal compris. Afin d'améliorer notre compréhension des mécanismes élémentaires, une approche multi-échelle a été utilisée pour simuler l'évolution de la microstructure du zirconium sous irradiation. Des calculs à l’échelle atomique basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sur des potentiels empiriques sont utilisés dans un premier temps pour déterminer les propriétés des amas de défauts ponctuels (boucles de dislocation, cavités, pyramides de fautes d’empilement). Les résultats obtenus sont ensuite insérés en tant que paramètres d'entrée dans un code Monte Carlo cinétique d'objet (OKMC) qui nous permet de simuler l’évolution de la microstructure du matériau sous irradiation, et donc de prédire la croissance. Nos résultats montrent qu’il est nécessaire de considérer une migration anisotrope de la lacune pour prédire l’accélération de croissanceZirconium alloys are used to manufacture fuel cladding as well as fuel assemblies of pressurized water nuclear reactors. Under irradiation, they show a dimensional change commonly called growth. Experimental observations have shown that above a threshold dose, these alloys are subject to accelerated growth called "breakaway". It has been well established that the irradiation formation of and dislocation loops is directly responsible for the growth of irradiated zirconium alloys and that the appearance of loops is correlated with this growth acceleration. However, the nucleation mechanisms of the loops that seem to be influenced by the presence of alloying elements are still poorly understood. In order to improve our understanding, a multi-scale modelling approach has been used to simulate the evolution of zirconium microstructure under irradiation. Atomic-scale calculations based on the density functional theory (DFT) and empirical potentials are used to determine the properties of clusters of point defects (dislocation loops, cavities, pyramids of stacking faults). The results obtained are then used as input parameters of an object kinetic Monte Carlo (OKMC) code which allows us to simulate the microstructure evolution of the material under irradiation. Our results show that it is necessary to consider an anisotropic migration of the vacancies to predict the growth acceleration
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Al, Zohbi Maryam. "Contributions to the existence, uniqueness, and contraction of the solutions to some evolutionary partial differential equations." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2646.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous sommes principalement intéressés à l’étude théorique et numérique de quelques équations qui décrivent la dynamique des densités des dislocations. Les dislocations sont des défauts microscopiques qui se déplacent dans les matériaux sous l’effet des contraintes extérieures. Dans un premier travail, nous démontrons un résultat d’existence globale en temps des solutions discontinues pour un système hyperbolique diagonal qui n’est pas nécessairement strictement hyperbolique, dans un espace unidimensionnel. Ainsi dans un deuxième travail, nous élargissons notre portée en démontrant un résultat similaire pour un système d’équations de type eikonal non-linéaire qui est en fait une généralisation du système hyperbolique déjà étudié. En effet, nous prouvons aussi l’existence et l’unicité d’une solution continue pour le système eikonal. Ensuite, nous nous sommes intéressés à l’analyse numérique de ce système en proposant un schéma aux différences finies, par lequel nous montrons la convergence vers le problème continu et nous consolidons nos résultats avec quelques simulations numériques. Dans une autre direction, nous nous sommes intéressés à la théorie de contraction différentielle pour les équations d’évolutions. Après avoir introduit une nouvelle distance, nous construisons une nouvelle famille des solutions contractantes positives pour l’équation d’évolution p-LaplaceIn this thesis, we are mainly interested in the theoretical and numerical study of certain equations that describe the dynamics of dislocation densities. Dislocations are microscopic defects in materials, which move under the effect of an external stress. As a first work, we prove a global in time existence result of a discontinuous solution to a diagonal hyperbolic system, which is not necessarily strictly hyperbolic, in one space dimension. Then in another work, we broaden our scope by proving a similar result to a non-linear eikonal system, which is in fact a generalization of the hyperbolic system studied first. We also prove the existence and uniqueness of a continuous solution to the eikonal system. After that, we study this system numerically in a third work through proposing a finite difference scheme approximating it, of which we prove the convergence to the continuous problem, strengthening our outcomes with some numerical simulations. On a different direction, we were enthused by the theory of differential contraction to evolutionary equations. By introducing a new distance, we create a new family of contracting positive solutions to the evolutionary p-Laplacian equation
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Goncalves, Diogo. "Modélisation polycristalline du comportement élasto-viscoplastique des aciers inoxydables austénitiques 316L(N) sur une large gamme de chargements : application à l'étude du comportement cyclique à température élevée." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS089/document.
Full textAbstract:
L’acier 316L(N) est le matériau de référence pour les structures du circuit primaire des réacteurs nucléaires de quatrième génération, en raison de leur résistance mécanique à la température de fonctionnement, de l’ordre de 550°C. La thèse a permis de développer un modèle polycristallin, capable de prédire le comportement de ces aciers, basé sur la description du glissement viscoplastique des dislocation à haute température, de mise en œuvre simple et avec l’identification d’un nombre de paramètres matériau limité. La démarche de modélisation a été progressive. Lors de la première étape, nous avons proposé et validé une loi d'homogénéisation élasto-viscoplastique à champs moyens, grâce à de nombreux calculs par éléments finis, en considérant des durcissements plastique et des viscosités cristallines. Ensuite, un modèle de viscoplasticité cristalline, reposant sur les lois d’évolution des densités de différents types de dislocations, a été implémenté et les prédictions ont été validés en considérant un très grand nombre de résultats expérimentaux à faible. Le modèle a ensuite été enrichi afin de prendre en compte les mécanismes physiques supplémentaires observés à température élevée, comme la montée des dislocations, le vieillissement dynamique et l’apparition d’une structure de dislocation très hétérogène. Le modèle proposé nécessite uniquement l’ajustement de trois paramètres par identification inverse, utilisant seulement des essais de traction monotone avec saut de vitesse. Les prédictions du comportement mécanique en chargement uniaxial et cyclique sont également en bon accord avec les mesures expérimentales aux températures élevéesThe 316L(N) stainless steels is the reference material for the primary circuit structures of fourth-generation nuclear reactors. This alloy present high mechanical resistance at the operation temperature range of these reactors, of the order of 550 °C. This PhD allowed to develop a polycrystalline model based on the description of the viscoplastic dislocation slip at high temperatures, with straightforward implementation and with identification of a limited number of material parameters. The modeling process was progressive. In a first step, we proposed and validated a mean-field elastic-viscoplastic homogenization law, in comparison to numerous finite element calculations, considering crystalline plastic hardening and crystalline viscosity. Then, a model of crystalline viscoplasticity, based on the evolution laws of the different dislocations densities was implemented and the predictions were validated considering a very large number of experimental results at low temperature. The model was then enhanced to take into account the additional physical mechanisms observed at high temperature, such as dislocation climb, dynamic strain aging and the appearance of a very heterogeneous dislocation structure. The proposed model requires the adjustment of only three parameters by inverse identification, using only monotonic tensile tests at different strain rates. The mechanical behavior predictions in uniaxial and cyclic loading are also in good agreement with experimental measurements at high temperature
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Dezerald, Lucile. "Modélisation ab-initio des dislocations dans les métaux de transition cubiques centrés." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI048.
Full textAbstract:
Nous avons réalisé des calculs de structure électronique ab initio, basés sur la théorie de lafonctionnelle de la densité (DFT), pour étudier les propriétés des dislocations vis h111i dansles métaux de transition cubiques centrés (V, Nb, Ta, Mo, W et Fe). Dans tous ces éléments,le coeur facile non-dégénéré est la configuration d’énergie minimale et la configuration de coeurdissociée a une énergie très élevée, comparable ou plus élevée que celle du coeur difficile, encontradiction avec les prédictions des potentiels interatomiques. Nous avons mis en évidence destendances de groupe marquées sur l’énergie de coeur de la dislocation facile, reliées à la positiondu niveau de Fermi par rapport au minimum du pseudo-gap de la densité d’états électroniques.Notre travail fait aussi apparaitre un comportement atypique du fer, avec une énergie relativedu coeur difficile basse, proche de celle du point col entre deux coeurs faciles, conduisant à unpotentiel de Peierls plat autour de la configuration difficile, contrairement aux autres éléments.A partir de ces calculs DFT, nous avons construit le paysage énergétique à deux dimensionsdans le plan {111} (potentiel de Peierls) et nous avons étudié plusieurs propriétés relativesau glissement des dislocations, et en particulier l’énergie de formation de la paire de décrochementset la dépendance de la contrainte de Peierls en fonction de l’orientation cristalline.Nous proposons une modification simple de la loi de Schmid, qui prend en compte la trajectoirenon rectiligne de la dislocation et qui permet d’expliquer qualitativement pourquoi l’asymétriemaclage/antimaclage est moins marquée dans Fe que dans les autres métaux cubiques centrésWe performed electronic structure ab initio calculations based on density functional theory(DFT) to study the h111i screw dislocation properties in body-centered cubic transition metals(V, Nb, Ta, Mo, W and Fe). In all investigated elements, the nondegenerate easy coreis the minimum energy configuration and the split core configuration has a high energy nearor above that of the hard core, contrary to interatomic potential predictions. A strong groupdependence of the core energy of the easy dislocation is also evidenced, related to the positionof the Fermi level with respect to the minimum of the pseudogap of the electronic density ofstates. Our work also reveals an atypical behavior in Fe, with a low relative energy at the hardcore position, close to that of the saddle configuration between easy cores, resulting in a flatPeierls potential around the hard core configuration, at variance with other elements. Fromthese DFT calculations, the two-dimensional energetic landscape in the {111} plane (Peierlspotential) is constructed and we investigated several properties of dislocation glide and in particular,the kink-pair formation enthalpy, as well as the dependence of the Peierls stress oncrystal orientation. We proposed a simple modification to the Schmid law that takes accountof the non-straight trajectory of the dislocation and that qualitatively explains why the twinning/antitwinning asymmetry is less pronounced in Fe than in other body-centered cubic metals
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Geslin, Pierre-Antoine. "Contribution à la modélisation champs de phase des dislocations." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066608.
Full textAbstract:
Le comportement plastique des alliages métalliques est très souvent influencé par les interactions entre les précipités d'une seconde phase et les dislocations, dont la dynamique peut être étudiée par des méthodes de type champ de phase. En effet, ces méthodes présentent comme principal avantage leur caractère variationnel qui rend naturel le couplage avec la dynamique d'autres défauts (solutés, lacunes, précipités de seconde phase. . . ). Ces travaux de thèse s'inscrivent dans ce contexte en proposant de nouveaux modèles champ de phase permettant d'étudier le comportement des dislocations, leurs interactions avec des précipités de seconde phase ainsi que les mécanismes de montée par absorption/émission de lacunes. Nous proposons tout d'abord un modèle d'élasticité non-linéaire, tenant compte du glissement des dislocations ainsi que de leur nucléation et du glissement dévié. L'utilisation de ce modèle permet de confirmer les mécanismes de perte de cohérence des précipités par la nucléation de boucles prismatiques envisagés dans des études antérieures. Nous proposons ensuite un couplage de cette approche avec un modèle tenant compte de l'évolution microstructurale de précipités AlS_3SSc dans une matrice d'aluminium. Nous montrons notamment que les dislocations peuvent modifier significativement la morphologie de l'interface des précipités, ce qui peut affecter la réponse mécanique du matériau. Enfin, nous développons un modèle champ de phase pour la montée des dislocations tenant compte de la diffusion des lacunes. Nous nous attachons en particulier à étudier le caractère limitant du mécanisme d'absorption/émission de lacunes au niveau du cœur des dislocationsThe plastic behavior of metallic alloys is often influenced by the interactions between second phase precipitates and dislocations. The dynamics of these linear defects can be investigated by phase-field methods whose main advantage is their variational nature, which enables a natural coupling with the dynamics of other defects (solute atoms, vacancies, second phase precipitates. . . ). The purpose of this thesis is to develop phase field models able to study dislocations behavior, their interactions with second phase precipitates and climb mechanisms by vacancy absorption/emission. We first propose an elastically non-linear phase-field model that naturally accounts for dislocations glide, nucleation and cross-slip. Using this model, we confirm that coherency loss of precipitates can occur by prismatic punching mechanisms, as proposed in previous studies. Then, we propose a coupling between this approach and a phase field model for microstructural evolutions and apply it to the analysis of AlS_3SSc precipitates in an aluminum matrix. We show that dislocations can modify significantly the precipitate interface morphology, which in turn can influence the mechanical response of the alloy. Finally, we propose a phase-field model for dislocation climb by vacancy diffusion and absorption/emission. We specially investigate the limiting character of the absorption/emission mechanisms at the dislocation core
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Langlois, Laurent. "Évolutions propres de la microstructure de dislocations et conséquences sur le comportement élastoplastique des métaux." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Langlois.Laurent.SMZ0023.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, on propose un modèle du comportement élasto plastique des métaux soumis à des chargements monotones et séquentiels. Celui-ci est base sur une représentation biphasée de la microstructure cellulaire de dislocations. La première phase représente l'intérieur des cellules et la seconde les murs de dislocations. L'aspect évolutif de cette microstructure est pris en compte en considérant l'interface entre les cellules et les murs comme une frontière libre. L'accumulation dans les murs des dislocations traversant les cellules définit un processus d'écrouissage non local. En supposant un champ de déformation plastique uniforme par morceau et en considérant des cellules ellipsoïdales, on calcule dans un premier temps, l'énergie libre du système. On établie ensuite l'expression des forces critiques associées à l'écoulement plastique des deux phases et à la morphologie des cellules. Dans une troisième partie, les résultats numériques sont présentés pour des chargements monotones et séquentiels. Ces résultats montrent notamment qu'un adoucissement macroscopique peut être obtenu sous la forme d'une déstabilisation de la microstructure de dislocations. Dans la dernière partie, on construit un modèle polycristallin du comportement des métaux en chargement séquentiel. Le grain est considéré comme un matériau biphasé à structure évolutive et écrouissage non local. La transition d'échelle du grain vers le polycristal est réalisée par une méthode de transition d'échelle autocohérente. Les résultats numériques obtenus montrent, la aussi, qu'un adoucissement macroscopique peut être obtenu avec la déstabilisation de la microstructure de dislocations de quelques grains
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Schmitt, Jean-Hubert. "Contribution à l'étude de la micro-macroplasticité des aciers." Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0031.
Full textAbstract:
Analyse par microscopie électronique en transmission des microstructures de dislocations inter-granulaires formées au cours de la déformation plastique des tôles polycristallines d'acier. Analyse de ces microstructures en fonction des systèmes de glissement calculés théoriquement. Modélisation de l'influence de ces microstructures sur le comportement en recharge des matériaux prédéformés. Évaluation des effets respectifs de la microstructure et de la texture. Comparaison des résultats théoriques avec les données expérimentales
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Jacques, Vincent. "Application de la diffraction cohérente des rayons X à l’étude de défauts topologiques dans les structures atomiques et électroniques." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112244.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce manuscrit à pour fil conducteur l’utilisation de la diffraction cohérente des rayons X pour mettre en lumière différents phénomènes physiques. La détection de défauts topologiques, auxquels les faisceaux cohérents sont très sensibles, permet de tirer des conclusions sur l’ordre ou le désordre trouvés dans les systèmes étudiés. La notion de cohérence des rayons X est tout d’abord exposée, puis la caractérisation de profils de diffraction cohérente en présence de défauts topologiques est présentée à travers une étude des boucles de dislocation dans le silicium. Cette technique a ensuite été appliquée à l’étude de composés présentant des ordres électroniques incommensurables, tels que les Ondes de Densité de Charge (ODC) et les Ondes de Densité de Spin (ODS). Plusieurs systèmes ont été étudiés : le chrome pur monocristallin, le bronze bleu K0. 3 MoO3 et NbSe3. Dans le cas du chrome, les résultats obtenus posent la question du lien réel existant entre ODC et ODS. Par ailleurs, une dislocation magnétique isolée en volume a été détectée et a permis de soulever la question des constantes de force de l’ODS du spin. Le bronze bleu et NbSe3 ont été étudiés sous champ électrique. Un ordre à très grande distance a été observé dans les ODC du bronze bleu et de NbSe3, dans le régime de glissement. Nous proposons une description en termes de phase, à l’aide d’un modèle de type réseau de solitonsIn the present work, coherent x-ray diffraction has been used to highlight various physical phenomena. In most cases, the detection of topological defects allows drawing conclusions about the order or disorder in the periodic arrangements, and coherent x-ray diffraction is well suited for their detection. First of all, the notion of coherence will be exposed, and the main characteistics of the profiles obtained by coherent x-ray diffraction when a topological defect is present in the illuminated volume will be exposed through measurements carried out in a silicon sample containing well-known dislocation loops. This technique was then used for the study of electronic crystals, such as incommensurate Charge Density Wave (CDW) and Spin Density Wave (SDW) compounds. Several systems were studied : pure monocrystalline chromium, blue bronze K0. 3M0O3, and NbSe 3. In the case of chromium, our results show that the SDW and the CDW behave differently, and are not organized the same way, which raises the question of the link between these two modulations. Besides, an isolated bulk magnetic dislocation was detected, and allowed to extract the SDW force constant of chromium. Blue bronze and NbSe3 were studied under electric field, in the sliding CDW state. A very long range order was observed in this regime. A description in terms of a soliton-like lattice is proposed
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Moulin, Antoine. "Etude de la plasticité du silicium à une échelle mésoscopique par simulation numérique 3D." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0542.
Full textAbstract:
Une simulation des sources de fuel-Read dans le silicium a été mise au point en vue d'examiner la relation entre la dynamique des dislocations et leur multiplication d'une part et les stades initiaux de la déformation plastique dans ce matériau d'autre part, dans les cristaux cubiques diamant. Une description complète des configurations émises par une source de fuel-Read est présentée, et les mécanismes d'émission identifiés. Cette étude est appliquée au modèle de Pirenz pour le maclage mécanique. Le pic de limite d'élasticité est étudié en détail dans les conditions de glissement simple grâce à la simulation. Les données simulées sont comparées au modèle d'Alexander & Haasen. Une estimation de l'efficacité de certains mécanismes en volume pour expliquer l'épaississement des bandes de glissement est présentée.
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Belabbas, Imad. "Simulation à l’échelle atomique des cœurs de dislocations dans le nitrure de gallium." Caen, 2007. http://www.theses.fr/2007CAEN2009.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la simulation atomistique nous avons étudié les structures atomique et électronique ainsi que la stabilité relative de différentes configurations du cœur des dislocations (prismatiques et basales) dans le GaN wurtzite. Pour ce faire, nous avons utilisé trois classes de méthodes : ab-initio DFT (AIMPRO), liaisons fortes (SCC-DFTB) et un potentiel empirique (Stillinger-Weber modifié). Dans le cas des dislocations prismatiques, nous avons fourni les premiers modèles atomistiques du cœur de la dislocation mixte , dont la configuration avec un double cycle à 5/6 atomes correspond à la structure du cœur observée par imagerie Z-contraste. Par ailleurs, nous proposons une nouvelle configuration du cœur de la dislocation vis (double cycle à 6 atomes) qui est plus énergétiquement favorable que la configuration (cycle à 6 atomes) connue jusqu’à présent. Pour cette même dislocation, nous avons mis en évidence la présence de canaux de conduction qui peuvent être à l’origine des courants de fuite observés dans les dispositifs électroniques à base de GaN. Pour les dislocations basales, nous avons montré dans le cas de la dislocation vis que la configuration de type shuffle est la plus énergétiquement favorable alors qu’une reconstruction totale des liaisons pendantes ne conduit pas nécessairement à un abaissement de l’énergie des configurations de type glide. Dans le cas de la dislocation mixte à 60°, la configuration du cœur de type glide avec une polarité azote s’est révélée la plus énergétiquement favorable. Dans le cas de la dislocation coin , la configuration shuffle, contenant des mauvaises liaisons, avec un cycle à 5/8/5 atomes est la plus énergétiquement favorable. Cette configuration est prédite pour être le résultat de la courbure à 90° d’une dislocation vis avec un cœur à double cycle à 6 atomes, lors de la croissance ELO. Nous avons montré que les cœurs de la dislocation coin sont caractérisés par la présence d’un fort champ de contrainte ce qui peut favoriser la contamination des couches de GaN par les atomes Si et O constituant le masqueIn the state of art of atomistic simulations, we have investigated energetics, atomic and electronic structures of different core configurations of prismatic and basal dislocations in wurtzite GaN. For that purpose, we have used three different methods: ab-initio DFT, tight-binding (SCC-DFTB) and an empirical potential (Modified Stillinger-Weber). We have provided the first atomistic models for the mixed dislocation core, where the configuration with a double 5/6-atoms ring corresponds to the structure already observed by Z-contrast imaging. We have also proposed, for the screw dislocation, a new core configuration, with a double 6-atoms ring, which is more energetically favourable than the configuration, with a single 6-atoms ring, known up to now. For this dislocation, we have, moreover, shown the presence of extended channels running along the core that may be at the origin of leakage currents, usually observed in GaN based devices. In case of basal dislocations, we have demonstrated for screw dislocations that the most energetically favourable core configuration belongs to the shuffle set, while a complete reconstruction of dangling bonds at the core of glide configurations do not lead necessarily to a lowering in core energy. For the mixed 60° dislocation, we have shown that the most energetically favourable core belongs to the glide set and possesses nitrogen polarity. A shuffle configuration with a complex 5/8/5-atoms ring structure, that contains wrong bonds, was found to be energetically favourable for the edge dislocation. This configuration is expected to result from a 90° bending of a screw dislocation with a double 6-atoms ring core during an ELO growth. All the core configurations of the edge dislocation were found to exhibit a large stress field. This may be a driving force for contamination of GaN layers grown by ELO with Si and O atoms which form the mask
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Coupeau, Christophe. "Etude in situ de la déformation plastique par microscopie à force atomique." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2255.
Full textAbstract:
L'objectif general de ce travail est d'analyser la structure fine des lignes de glissement et d'etudier la cinetique de leur formation. Il s'insere plus largement dans le cadre d'une meilleure comprehension des mecanismes de deformation plastique qui ont eu lieu dans le volume, a partir des effets engendres en surface. Un dispositif experimental, constitue d'une micromachine de compression couplee a un microscope a force atomique, a ete concu et mis au point. Il permet une visualisation in situ de l'evolution de la topographie de la surface d'une eprouvette en cours de deformation a une echelle inferieure au nanometre, et il est tout a fait adapte a l'observation de l'emergence des dislocations. Les premieres etudes ont montre la grande homogeneite de deformation de monocristaux de fluorure de lithium. Les lignes de glissement de faibles hauteurs, correspondant au passage d'un tres petit nombre de dislocations, sont reparties de facon aleatoire. L'analyse statistique des marches suivant leur taille et leur repartition et la determination experimentale de differents parametres (nombre moyen de dislocations par ligne de glissement n#d##l, coefficient de cisaillement , coefficient de durcissement local ) confirment le blocage rapide des sources de frank-read dans le volume et l'activation ulterieure de sources secondaires qui contribuent a l'essaimage des lignes de glissement observees en surface. Les mesures conjointes de la deformation et de la densite de marches en surface permettent de determiner la densite de dislocations stockees dans le materiau. Il existe ainsi, des les premiers stades de deformation plastique, un pourcentage important de dislocations qui n'ont pas encore emerge en surface et qui contribuent a la deformation macroscopique du cristal. Une etude similaire a ete realisee sur la phase monocristalline d'un superalliage base ni et donne lieu a des resultats tout a fait differents
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Shi, Xiaoli. "Analyse des mécanismes élémentaires gouvernant les propriétés mécaniques de Ni3Al." Paris 13, 1995. http://www.theses.fr/1995PA132017.
Full textAbstract:
Ce travail est une contribution a l'étude expérimentale des propriétés mécaniques de ni#3al monocristallin dans le domaine de température ou la limite élastique est une fonction croissante de la température. Les techniques utilisées sont la microscopie électronique en transmission (met) et l'étude du comportement mécanique de ni#3al en sollicitation non monotone. La MET nous a permis de confirmer que l'élément microstructural à prendre en considération est l'ensemble barrière de Kear-Wilsdorf(KW) plus décrochement. Nous avons mis en évidence les points suivants: 1 - La densité de dislocation vis observée est beaucoup plus élevée que dans un cristal classique, ce qui traduit un libre parcours moyen très petit. 2 - Des preuves expérimentales concordantes montrent que les mécanismes d'annihilation sont extrêmement efficaces. 3 – Nous avons élucidé le mécanisme de la formation des tubes d'APB et mis en évidence leur influence sur le durcissement. 4 - Les décrochements ont une structure complexe dont nous avons donne une description fine. 5 - Les essais non monotones mettent en évidence un stade de microdéformation important dont l'analyse permet d'expliciter la nature des phénomènes d'exhaustion. Sans permettre l'établissement d'un modèle fin ces résultats donnent une description réaliste des mécanismes de déformation de ces alliages, description qui manquait à ce jour
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Roqueta, Fabrice. "Piégeage d'impuretés métalliques par implantation d'hélium : applications aux composants intégrés de puissance." Tours, 2000. http://www.theses.fr/2000TOUR4032.
Full textAbstract:
Dans l'industrie du semi-conducteur, la contamination du silicium par des impuretés métalliques, comme le fer, notamment lors de traitements thermiques à haute température, entraîne une dégradation des caractéristiques électriques ainsi que des problèmes de fiabilité. Jusqu'à présent, l'étape de piégeage était remplie par une étape de diffusion de phosphore après un dépôt de POCI3. Cependant cette technique n'est toujours pas suffisante ou même possible sur certains types de composants. Une alternative prometteuse est le piégeage par implantation d'hélium. Le but de ce travail a été d'étudier l'évolution des défauts créés par implantation d'hélium, ainsi que la cinétique de piégeage d'une impureté métallique, le fer. L'influence de ce piégeage a été observée à travers l'évolution de grandeurs électriques, mesurées sur les diodes Schottky et bipolaires. En effet, en utilisant cette technique, on note une diminutioni de la concentration de fer libre, ce qui s'accompagne par une diminution des courants de fuite. Dans certains composants, il devient inévitable d'effectuer un piégeage latéral. Dans ce cadre, nous avons étudié le piégeage latéral utilisant l'implantation d'hélium ; cet élément étant implanté en périphérie des dispositifs. Les résultats obtenus confirment la capacité de piégeage latéral des impuretés métalliques par ce type d'implantation. L'extension latérale utilisant ce type de piégeage peut atteindre plusieurs millimètres, ce phénomène étant limité par la diffusion de l'impureté à piéger. Des essais d'implantation d'hélium sur une diode de protection produite par STMicroelectronics se sont traduits par une amélioration conséquente des rendements de fabricationIn the industry of the semiconductor, the contamination of silicon by metal impurities, like iron, in particular during thermal treatments at high temperatures, involves a degradation of the electrical characteristics as well as some reliability problems. Until now, the gettering stage was filled by a phosporus diffusion step after a POCI3 deposition. However this technique is not always sufficient or even possible on several types of components. A promising alternative is the use of helium implantation as gettering stage. The aim of this work was to study the evolution of the defects created by helium implantation, as well as the kinetics of trapping of metal impurity, iron. The influence of this trapping stage was observed through the evolution of electrical quantities, measured on Schottky and bipolar diodes. Using this technique, we have observed a reduction of the free iron concentration is observed and accompanied by a reduction of the leakage currents. In some components, it becomes inevitable to carry out a lateral gettering. Within this framework, we studied the lateral gettering using helium implantation, this element being implanted in periphery of the devices. The obtained results confirm the capacity of lateral gettering of the metal impurities by helium implantation. The lateral extension, using this type of gettering, can reach several millimeters, phenomenon being limited by the diffusion of the impurity to trap. The tests of this helium implantation step on a protection diode (produced by STMicroelectronics) have shown a great improvement of the fabrication yields
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Ton-That, Laurent. "Interactions dissolution/plasticité dans les alliages cubiques à faces centrées-Fluage du cuivre mono et polycristallin assisté par la dissolution anodique." Saint-Etienne, EMSE, 2009. http://www.theses.fr/2009EMSE0003.
Full textAbstract:
Nous avons étudié l’influence de la dissolution anodique sur le comportement en fluage à température ambiante du cuivre mono et polycristallin en solution tampon acide acétique - acétate de sodium. Les résultats montrent que l’accélération du fluage dans le cas du cuivre monocristallin orienté pour glissement multiple et dans le cas du cuivre polycristallin est essentiellement dûe à la perte de section causée par la dissolution anodique selon la loi de Faraday (effet mécanique). En outre, les résultats sur des monocristaux orientés pour glissement simple montrent que cet effet mécanique justifie l’effet d’accélération à hauteur de 50%. Les résultats d’une approche microscopique – microscopie à force atomique et microscopie électronique en transmission – mettent en lumière un mécanisme de multiplication des dislocations en surfaceWe studied the influence of anodic dissolution on the ambient creep behaviour of copper single crystals and polycrystals in acetic acid – sodium acetate buffer solution. The results show that accelerated creep rates of polycrystals and multiple glide single crystals are essentially due to the loss of section caused by anodic dissolution according to Faraday’s law (mechanical effect). On the other hand, results on single crystals oriented for single glide shows that the mechanical effect justify the accelerated creep rates of single crystals at a level of 50%. Results of microscopic investigations - Atomic Force Microscopy and Transmission Electron Microscopy – highlighted a surface dislocations multiplication mechanism
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Poty, Alexandre. "Etude de la plasticité dans les métaux hexagonaux à l'échelle atomique : dynamique des dislocations par dynamique moléculaire." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ010S/document.
Full textAbstract:
La mise en forme des matériaux passe par la déformation à l'échelle atomique de sa structure. Cette déformation implique la création et le déplacement de défauts tels que les dislocations. La mobilité des dislocations joue un rôle majeur dans la plasticité des matériaux. Il existe différents types de dislocations se déplaçant sur différents systèmes. Actuellement les systèmes de glissement principaux sont bien connus mais les systèmes secondaires, essentiels à la bonne modélisation du comportement plastique, ne le sont pas. Notre travail est de définir les systèmes principaux et secondaires, de les hiérarchiser et de donner une valeur de la contrainte permettant l'activation de la dislocation. Nous avons pour cela choisi d’utiliser la méthode de la Dynamique Moléculaire associée à des potentiels de type Embedded Atom Method (EAM). Nous avons débuté notre étude par la comparaison des performances des différents potentiels de Zirconium et de Titane publiés dans la littérature par rapport aux propriétés plastiques et élastiques obtenues expérimentalement ou par méthode ab initio. Nous avons ensuite étudié les dislocations coins dans les plans prismatiques 1, basal et pyramidal type 1. Nous avons calculé les cissions critiques d'activation de ces dislocations dans le Zirconium et le Titane. Nous nous sommes enfin intéressés aux énergies de fautes des différents plans de glissement du Zirconium et du Titane. Nous avons pour cela calculé toutes les surfaces γ de ces deux métaux. Nous avons comparé les résultats obtenus par dynamique moléculaire à des résultats obtenus par méthode ab initio. Nous avons ensuite donné un classement des différents plans de glissementThe forming of a material requires the deformation at an atomic level of his structure. This deformation involves the creation and movement of defaults like the dislocations. The dislocations mobility plays a major role in the plasticity of the materials. There are different types of dislocations gliding on different gliding systems. Currently the principal gliding systems are well known but the secondary systems aren't. Our work is to define the principal and the secondary gliding systems, to rank them and to calculate the value of the critical resolved shear stress responsible for the dislocation movement. For that we chose to use Molecular Dynamics with EAM (Embedded Atom Method) potentials. We began our studies by comparing the results of several EAM potentials for Zirconium and Titanium to the plastic and elastic properties obtained experimentally or by ab initio calculation.We studied edge dislocations in the prismatic, basal and pyramidal 1 planes. We calculated the critical resolved shear stress of these dislocations in Zirconium and Titanium. Finally we got interested in the fault energies of several gliding planes of Zirconium and Titanium. For that we calculated the γ surfaces of those planes. We compared results obtained by molecular dynamics to results obtained by ab initio calculation. We finally gave a classification of those planes
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Rodney, David. "Dislocations et processus élémentaires de la plasticité dans les métaux CFC : apport des simulations à l'échelle atomique." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0184.
Full textAbstract:
Nous presentons deux etudes par simulation a l'echelle atomique de processus elementaires de la plasticite dans les metaux cfc. La premiere etude a pour objet la simulation par dynamique moleculaire, dans un cristal de nickel, des interactions entre une dislocation coin et des boucles interstitielles glissiles du type de celles qui se forment sous irradiation dans les cascades de deplacements. Les simulations permettent de distinguer plusieurs mecanismes d'interaction menant a l'absorption et a l'entrainement des boucles par la dislocation. Ces mecanismes permettent d'expliquer pour partie la formation de bandes claires dans les materiaux irradies et deformes. Les simulations permettent aussi de quantifier l'effet des boucles glissiles sur le durcissement sous irradiation, notamment par l'evaluation de contraintes de liberation de la dislocation pour certains mecanismes d'ancrage. La seconde etude commence par la generalisation a trois dimensions de la methode dite quasicontinue (mqc) qui est une methode de simulation multiechelle fondee sur le couplage entre techniques atomistiques et methode des elements finis. La mqc permet de simuler les regions de curs de dislocation a l'echelle atomique tout en simulant le reste du cristal avec une resolution inferieure grace a une discretisation des champs de deplacement par la methode des elements finis. La mqc est ensuite testee sur la simulation de la formation et de la rupture de jonctions entre dislocations dans un cristal d'aluminium. La comparaison des simulations avec un modele elastique de jonctions montre que la structure et la resistance des jonctions sont dominees par des effets elastiques de tension de ligne, comme le supposaient les theories classiques.
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Lemoine, Xavier. "Analyse micromécanique de la formation des cellules de dislocations et conséquences sur le comportement des aciers." Metz, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1995/Lemoine.Xavier.SMZ9524.pdf.
Full textAbstract:
La formation d'une microstructure cellulaire de dislocations à l'échelle intragranulaire est en grande partie responsable des mécanismes physiques de localisation plastique par bande de cisaillement. La microstructure induite par une préformation, implique pour un second trajet des contraintes internes importantes et des réactions complexes entre dislocations. En adoptant l'hypothèse de séparation des échelles, le présent travail détermine la loi de comportement du grain en prenant compte la formation des cellules de dislocations. Les forces motrices associées aux déformations plastiques et à la morphologie des cellules sont obtenues à partir d'une approche thermomicromécanique décrivant un volume contenant des surfaces de discontinuité de la déformation plastique. Appliquée à une représentation simplifiée de la microstructure des dislocations, l'introduction des lois complémentaires traduisant l'effet d'écrouissage non local permet de déduire le comportement élastoplastique du grain. Une transition autocohérente classique en élastoplasticité permet d'atteindre le comportement du polycristalThe formation of microstructure of dislocation cells at intragranular level is generaly responsible for physical mechanisms of plastic localisation by shear band. The microstructure induced by prestrain, implicates from a second path, strong internal stresses and complex reactions between dislocations. With hypothesis of scale separation, this work establishes the behavior law of grain to take into account the formation of dislocation cells. The driving forces of plastic strains and cells morphology are obtained by a thermomicromechanical approach describing a volum with discontinuity surfaces of plastic strain. Applied to simplify representation of dislocation microstructure, the introduction of complementary laws translating the effect of non local hardening allows to deduce the elastoplastic behavior of grain. An usual self-consistent transition in elastoplasticity allows to reach the behavior of polycrystal
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Laurent, Bruno. "Le platine dans les redresseurs rapides : influence des défauts, des interfaces et de la précipitation sur les performances des caractéristiques inverses." Aix-Marseille 3, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX30014.
Full textAbstract:
L'introduction d'impuretés métalliques dans le silicium, tel que l'or ou le platine, diminue le temps de commutation des diodes en introduisant des niveaux profonds dans la bande interdite, qui réduisent la durée de vie des porteurs minoritaires. Le platine produisant un niveau d'énergie plus éloigné du milieu de la bande interdite que celui de l'or, permet de diminuer les courants de fuite en polarisation inverse. Cependant ces impuretés, et particulièrement lé platine, dégradent les caractéristiques électriques inverses (avalanches non pas abruptes mais arrondies) en induisant des micro-plasmas. Dans ce travail, nous avons réalisé sur des dispositifs de la société SGS-Thomson, des caractérisations chimiques et structurales à différentes étapes du procédé de fabrication, ce qui nous a permis, en les comparant aux résultats électriques, de définir les paramètres influant cette dégradation des caractéristiques inverses. Ainsi, nous avons montré que ce phénomène électrique est lié à la présence de défauts cristallins induits par la diffusion des dopants et à la présence de l'interface oxyde-silicium. .Gold and platinum diffusion in silicon decreases the reverse recovery time (Trr) of rectifiers lifetime by introducing deep levels in the band gap which reduces the minority carriers lifetime. The location of the platinum levels with regard to the middle gap is more favorable then the gold ones allowing leakage currents in reverse bias to be reduced. However, these impuriries and specially platinum degrade the electrical reverse characteiristics giving rise to micro-plasma which induce soft breakdown. In this work, using SGS-Thomson fast rectifiers, we performed chemical and structural characterization at the different steps of the manufactoring process, this allowed us, by comparison with electrical results, to define the different parameters influencing the existence of the soft reverse characteristics. We shown that these bad electrical characteristics are correlated with crystallographic defects induced by electrical doping and also with the presence od silicon-silicon oxyde interface. .
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Ghouati, Omar. "Identification et modélisation numérique directe et inverse du comportement viscoplastique des alliages d'aluminium." Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2035.
Full textAbstract:
Le travail décrit dans le présent mémoire a pour but l'identification du comportement élastoviscoplastique des alliages d'aluminium, dans le domaine des grandes déformations, en utilisant deux approches, l'une directe, l'autre inverse. L'approche directe comprend trois étapes. Au cours de la première, des équations constitutives, basées sur le choix de la densité de dislocations comme variable interne, sont établies pour décrire le comportement à chaud des alliages d'aluminium. La deuxième étape consiste en la détermination des valeurs des paramètres intervenant dans le modèle et bénéficie des résultats des mesures effectuées au cours de l'essai de bi poinçonnement, choisi pour les nombreux avantages qu'il présente par rapport à d'autres essais classiquement employés. La troisième étape consiste en la simulation numérique de l'essai de bi poinçonnement pour compléter la partie expérimentale et apporter des précisions quant aux facteurs influençant la déformation à chaud des alliages d'aluminium au cours de ce même essai. Dans cette optique, une formulation élasto-viscoplastique en grandes déformations a été développée. Cette formulation est basée sur le choix d'un matériau hyper élastique et d'une mesure logarithmique pour les déformations élastiques. Les résultats obtenus sont ensuite confrontés à l'expérience et montrent une bonne adéquation. Partant des limites de l'approche directe, notamment en ce qui concerne l'homogénéité de la déformation, une procédure d'identification inverse a été mise au point pour déterminer les paramètres dans le cas de comportements non linéaires. Cette procédure utilise un algorithme couplant une méthode d'optimisation et une méthode de calculs par éléments finis. L'optimisation tient compte de contraintes physiques sur les paramètres. L'algorithme est appliqué à l'identification inverse du coefficient de frottement au cours de l'essai de bi poinçonnement, ainsi que des paramètres viscoplastiques d'un alliage d'aluminium
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Raujol, Sonia. "Influence du vieillissement sur le comportement en fluage d'un superalliage pour disques d'une turbine." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0015.
Full textAbstract:
Le projet national «Avion de Transport Supersonique du Futur» prévoit la création d’un successeur au Concorde avec une durée de vie quatre fois plus longue et un rendement du moteur amélioré. Dans ce cadre, un nouveau superalliage pour disques de turbine appelé NR3, développé par l’ONERA, a été élaboré à la SNECMA par métallurgie des poudres afin de résister aux nouvelles conditions d’utilisation correspondant à une déformation en fluage à 700°C sous 300 MPa pendant 20000 heures. Un maintien de longue durée sous température de ce type de matériau biphasé entraîne le vieillissement de sa microstructure de précipitation et donc l’effondrement de ses propriétés mécaniques. L’objectif de ce travail est d’étudier, après différents traitements thermiques, l’influence du vieillissement sur la microstructure de précipitation bimodale retenue et d’en déduire la répercussion sur la tenue en fluage à partir de l’étude des micro-mécanismes de déformation. Pour cela, plusieurs techniques expérimentales ont été utilisées : essais de fluage, microscopie électronique en transmission (MET) post mortem et in situ et spectroscopie EDX. Ce travail a permis de montrer que le vieillissement affecte uniquement la population de petits précipités appelés tertiaires qui tend à disparaître. L’observation par MET et la caractérisation des micro-mécanismes responsables de la déformation ont permis de comprendre le rôle essentiel de ces précipités. Ils contrôlent la tenue en fluage par leur taille, la distance qui les sépare, leur chimie et la qualité de leur ordreThe purpose of the national project called «Future Supersonic Transport Airplane» concerns the creation of a successor for Concorde able to have a life time four times longer and an increase of the aeroengine output. A new powder metallurgy superalloy called NR3, developed at ONERA, was then elaborated at SNECMA to be used for turbine disks in order to resist the new real working conditions. They are defined by a creep deformation near 700°C under 300 MPa during 20. 000 hours and the long time maintenance, at such a temperature, of this two-phase alloy, inducing a microstructural change negative for the mechanical properties must be understood. The aim of our work is to study, after different thermal treatments, the evolution of the deformation micro-mechanisms during this microstructural ageing, in order to deduce its impact on the creep resistance of the alloy. Several different experimental techniques were used at different scales: macroscopic creep tests, post mortem and in situ transmission electron microscopy (TEM) and EDX spectroscopy. Finally, a particular emphasis is made on the decrease of the population of the smallest “tertiary” precipitates during ageing. Their important role is revealed by TEM observations through the evolution of the micro-mechanisms responsible for the deformation. It is clearly demonstrated that their dimension, the channel width between them, their chemistry and the quality of their order control at this temperature the variation of the creep resistance of the alloy
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Dablij, Mohammed. "Étude expérimentale de l'effet Portevin-Le Chatelier dans trois alliages aluminium-magnésium dans des conditions de vitesse de déformation ou de contrainte imposées." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/Dablij.Mohammed.SMZ9863.pdf.
Full textAbstract:
L'instabilité de la déformation plastique liée au phénomène Portevin-Le Chatelier (PLC) se manifeste par l'apparition et la propagation de bandes de déformation. L'hétérogénéité de la déformation qui en résulte dégrade la formabilité du matériau et donne un aspect rugueux à la surface après formage. Pour éviter ces effets néfastes, il est nécessaire de bien cerner les facteurs qui conditionnent le déclenchement de ces instabilités. Bien que le phénomène PLC soit connu depuis longtemps, les modélisations et les résultats expérimentaux sont encore fragmentaires et parfois contradictoires. L'objectif du présent travail est la caractérisation de l'instabilité plastique PLC dans trois alliages d'aluminium-magnésium à la température ambiante ; d'une part, en étudiant les caractéristiques des bandes de déformation et les divers aspects de cette instabilité sur les courbes contrainte-déformation ; d'autre part, en mettant en évidence l'influence de la teneur en magnésium et de l'état microstructural initial sur le déclenchement de l'effet PLC. L'étude expérimentale a été menée dans un large intervalle de vitesses de chargement en utilisant deux types de machines de traction : une machine dure ou la vitesse de déformation est imposée, et une machine souple ou la vitesse de contrainte est imposée. L'evolution de la déformation critique à laquelle apparait l'effet PLC avec la vitesse de chargement, présente en général deux branches : une ascendante décrite qualitativement par les modèles basés sur le processus de vieillissement dynamique, et une descendante prévue par les modèles prenant en compte les effets de précipitation dynamique et de cisaillement de précipités. Une saturation au cours de la déformation et une sensibilité négative à la vitesse de déformation des caractéristiques des décrochements sur machine dure ont été observée. Ces résultats sont en accord avec les modèles macroscopiques de l'effet PLC bases sur une sensibilité négative à la vitesse de déformation. L'étude des variations des caractéristiques de bandes PLC, au cours de la déformation et en fonction de la vitesse de chargement, a été effectuée. La diminution de la vitesse de propagation de bande avec la vitesse de chargement concorde qualitativement avec les prévisions de certains modèles théoriques. Nous avons trouvé une similitude entre les évolutions de la déformation et de la vitesse de déformation dans les bandes. Enfin, l'étude comparative entre les trois alliages a montré que la teneur en magnésium et l'état microstructural initial influent de manière significative sur les conditions d'apparition et l'aspect du phénomène PLC. Les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse constituent une contribution visant à approfondir la compréhension de l'effet PLC, et à fournir une base de données expérimentales pouvant aider à développer de nouvelles modélisations théoriquesInstability of plastic flow associated with the effect PLC is manifested in the appearance and the propagation of deformation bands. The resulting homogeneous flow degrades the material formability and gives a rigorous aspect to the surface after been formated. To avoid these bad effects, it is necessary to master those factors conditionning the releasing of the instabilities. Thought the PLC phenomenon was well known, the modilisation and the experimental results are still elementary and often contradictory. The object of the present investigation is to characterize the plastic instability PLC in three alloys of Al-Mg at room temperature ; on the one hand, by studying the characteristics of bands deformation and the different aspects of the instability on the stress strain curves; on the other hand, by making evident both influence of magnesium tenor and the initial microstructural estate on the releasing of PLC effect. The experimental study performed on a large scale of stress rate using two types of tensile machine: a hard machine where strain rate is imposed and a soft one where the stress rate using two types of tensile machine : a hard machine where strain rate is imposed and a soft one where the stress rate is imposed. The critical strain evolution in which PLC effect appears with stress rate, presents two ways : one increasing, described by the models based on the process of dynamic strain aging, and the other one decreasing predictable by the models taking into account dynamic precipitation effects and the precipitate shearing. While the deformation was taking place, a saturation and a strain rate sensitivity of squeezing were observed on hard machine. These results correspond to the macroscopic models of PLC effect based on strain rate sensitivity. The study of the variations of PLC bands' characteristics while deformation was taking place under the stress rate was performed. The diminution of propagation rate and the stress rate correspond quantitatively to certain theoretical models' previsions. We have found that the evolution of the strain and strain rate in bands are similar. Finally, the comparative study of the three alloys shows that the Mg tenor and the initial microstructural estate affect significatively the conditions of appearance and the aspect of PLC phenomenon
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Taisne, Aude. "Interaction "dislocations/interfaces" dans des bicristaux d'acier austénoferritique : rôle de l'hydrogène sur les défauts." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112305.
Full textAbstract:
Les interfaces internes constituent les lieux de concentration et de relaxation des contraintes pendant la déformation. Par conséquent, les mécanismes d'interaction des dislocations de matrice avec les interfaces et les processus d'accommodation des contraintes doivent être étudiés à l'échelle microscopique en vue de comprendre et, si possible, de contrôler le comportement des matériaux. L'étude microscopique de la déformation sur des bicristaux α/γ a deux objectifs : 1) déterminer l'influence de la relation d'orientation entre les cristaux 2) étudier le rôle de la position d'une entaille faite dans la phase α ou dans la phase γ. Cette étude utilise la combinaison des techniques de microscopie électronique à transmission assistées par la simulation de contraste d'image. Alors que seule la géométrie détermine le type de transfert des dislocations "direct" ou "indirect" dans les joints de grains, les propriétés élastiques des phases jouent un rôle important dans le cas des interfaces interphases. .Internal interfaces are sites at which stress concentrations build-up and possibly relax during deformation. Thus, the interaction mechanisms of lattice dislocations with interphase boundaries and the interfacial stress accommodation processes must be investigated at a microscopic level in order to understand and possibly control the material behavior under mechanical solicitation. The microscopic study of the deformation performed on α/γ bicrystals, has two goals : 1) to determine the influence of the orientation relationship between crystals 2) to investigate the role in the deformation micromechanisms of the position of the notch made in the α-phase or in the γ-phase. This study has been made by using the combination of transmission electron microscopy techniques assisted by image contrast simulation. While only geometry determines the type of dislocation transfer, "direct" or "indirect", in grain boundaries, intrinsic elastic properties of the two phases play an important role in interface interphase processes. .
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Champiot, Bayard Fréderic. "Etude et modélisation de la propagation des fissures de fatigue de roulement amorcées en sous-couche dans l'acier M50(80 Mo Cr V 42)." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0110.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude et à la modélisation de la propagation des fissures de fatigue de roulement amorcées en sous-couche dans l'acier MSO. Il consiste à développer une modélisation de la propagation de ces fissures basée sur une approche mixte de type micromécanique/métallurgie physique qui prend en compte les propriétés microstructurales du matériau. Dans la première partie de ce travail, des études expérimentales ont été conduites pour caractériser les propriétés mécaniques de l'acier MSO. Le comportement élasto-viscoplastique du matériau a été étudié et une attention particulière a été portée au comportement thermiquement activé du mécanisme contrôlant la déformation plastique. Puis, les mécanismes physiques responsables de la propagation des fissures ont été identifiés dans deux expériences spécifiques en étudiant cette propagation, d'une part, à l'aide d'un dispositif simulant les conditions de sollicitation des roulements et, d'autre part, par le suivi par échographie ultrasonore d'essais de fatigue de roulement interrompus. Dans. La deuxième partie de ce travail, nous avons mis en œuvre une modélisation de la propagation d'une fissure sollicitée en mode II pur, par émission et déplacement thermiquement activé de dislocations en pointe de fissure. Ce modèle a ensuite été adapté au mode de chargement spécifique d'une fissure amorcée en sous-couche en fatigue de roulement. Enfin, dans le cadre d'une description déterministe, nous évaluons la limite d'endurance des roulements liée à l'arrêt de la propagation des fissures amorcées en sous-couche et nous estimons le nombre de cycles de la phase de propagation des fissures de leur site d'amorçage à la surface de contactThis work deals with the experimental study and the modelling of the propagation of cracks nucleated in M50 bearing steel subsurface under rolling contact fatigue. Its aim consists in developing a numerical modelisation using micromechanics and physical metallurgy concepts taking into account the micro structural properties of the material. The first part of this work is devoted to the experimental characterisation of the M50 mechanical properties. The M50 elasto-viscoplastic behavior is studied and a special attention is paid to the thermally activation mechanism which control the • plastic deformation. Then, the physical mechanisms responsible for the crack propagation are investigated through two specific experiments. On one hand, we have simulated the crack propagation in rolling by means of a compressive device. On the other hand, the ultrasonic echography technique has allowed us to follow the crack propagation through interrupted rolling fatigue tests. In the second part of this work, we have developed a modelisation of the crack propagation in mode II by the description of the emission and the thermally activated motion of dislocations in front of the crack. Then, this model has been adapted to the specific mode of loading of a crack nucleated in subsurface under rolling fatigue. In the framework of a determinist description, a calculation of the fatigue limit, for which the propagation of the nucleated cracks are observed to stop, is proposed. Finally, an estimation of the number of cycles to crack propagation from its nucleation area to the contact surface is presented
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Gaillard, Yves. "Initiation de la plasticité sous nanoindentation dans MgO et LiF : étude de l'organisation des dislocations et des contraintes associées." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2276.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de comprendre les mécanismes de déformation dans les monocristaux de LiF et MgO associés aux premiers stades de plasticité induits sous nanoindentation. Pour ce faire, une nouvelle technique (nanoetching) basée sur la combinaison de l'attaque chimique, du polissage mécano-chimique contrôlé et sur des observations par AFM, a été développée pour observer les structures de dislocations en trois dimensions autour d'empreintes. Cette technique a notamment permis d'identifier clairement les différentes dislocations mises en jeu (vecteurs de Burgers, plans de glissement) ainsi que leur interactions mais également d'examiner avec un œil nouveau leur processus de nucléation, spécialement pendant la transition élastique - élasto-plastique. Enfin certaines de ces structures, particulièrement simples, ont pu être modélisées à partir de l'expression du champ de contraintes créé autour d'un indenteur sphérique. La première partie de ce travail est consacrée à une revue bibliographique des principaux modèles de déformation mis en jeu en nanoindentation. Les deux chapitres suivants présentent les techniques expérimentales mises en œuvre dans cette étude. En particulier, la technique de nanoetching dans toute sa phase d'élaboration est détaillée dans la partie 3. Le chapitre 4 est quant à lui dédié à l'étude des mécanismes de déformation mis en jeu durant le stade élasto-plastique. En particulier, les déformations de surface associées à l'essai d'indentation y sont interprétées en termes de mécanismes d'interaction dislocationnels. Les chapitres 5 et 6 sont consacrés à la modélisation des phénomènes initiant la plasticité dans MgO (pop-in). Un modèle élastique simple, basé sur un critère de nucléation déterminé expérimentalement, a permis de montrer que la transition élastique - élasto-plastique pouvait être attribuée à une délocalisation du site de nucléation des dislocationsThe aim of this work is to understand the deformation mechanisms in MgO and LiF monocrystals during the first stages of plasticity involved during a nanoindentation test. In this way, we have developed a new technique (nanoetching) based upon chemical etching, controlled chemo-mechanical polishing and further AFM observations. Nanoetching provide a full description of the 3 dimensional dislocation structure (burgers vectors and glide planes) and the dislocation interaction. This technique had also allow to clarify the process of dislocation nucleation, especially during the elastic - elasto-plastic transition. Finally, some of these dislocation structure, quite simple, were modelled from the expression of the stress field created around a spherical indenter
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Charvieux, Franck. "Caractérisation de la plasticité cyclique de l'aluminium polycristallin dans le domaine 90-300 K : Utilisation de la technique de couplage onde ultrasonore - contrainte basse fréquence." Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0083.
Full textAbstract:
Notre travail avait pour but d'étudier et de comprendre l'effet de température sur la plasticité cyclique de l'aluminium pur. Au plan du comportement mécanique, le domaine de saturation du processus de fatigue est plus long à atteindre et la contrainte mécanique à saturation est nettement plus élevée à basse température. Afin de caractériser les états fatigués nous avons en particulier Développé l'utilisation de la technique de couplage onde ultrasonore-contrainte basse fréquence après interruption des cycles de fatigue. Les mesures ultrasonores nous ont permis d'apporter des informations sur l'évolution des interactions dislocation-défauts ponctuels, dislocation-dislocation dislocation-réseau au cours de la plasticité cyclique. Par ailleurs, la répartition hétérogène des dislocations à l'intérieur du matériau serait à l'origine de la contrainte interne polarisée mise en évidence entre autre par la technique de couplage. A partir du concept de matériau composite nous avons déterminé quantitativement cette contrainte interne en appliquant la méthode d'Eshelby. La forte augmentation de la contrainte à saturation observée à basse température s'explique alors par l'augmentation de la fraction volumique de phase riche en dislocations dans ce domaine de températureThe aim of our work is to study and understand the influence of the temperature on the cyclic plasticity of pure aluminium. At low temperature the saturation stage of the fatigue process is longer to reach and the saturation stress is far higher than at room temperature. In order to characterize fatigue states, the coupling technique, that is ultrasonic waves superimposed on a low frequency bias stress, has been used during cyclic plasticity interruptions. The ultrasonic measurements can provide informations about evolution of the interactions between dislocation-point defects, dislocation-dislocation and dislocation lattice involved in cyclic plasticity. In addition, the heterogeneous repartition of dislocation within the materials is expected to be the source of the polarized internal stress witch has been observed by the ultrasonic measurements. Indeed, using the concept of composite materials and the Eshelby's method we have determined quantitatively this internal stress. Thus, we have shown that the strong increase in the saturation stress observed at low temperature can be explained mainly by the increase in the volume f r action of the dislocation rich region
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Anglade, Pierre-Matthieu. "Etude du comportement mécanique du tantale sous pression par dynamique moléculaire." Université de Marne-la-Vallée, 2004. http://www.theses.fr/2004MARN0214.
Full text
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Slimani, Abdelwahab. "Etude par émission acoustique de la déformation cyclique de polycristaux d'aluminium 5N sollicités en traction-compression." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0015.
Full textAbstract:
L'applicntion de la technique de l'émission acoustique (E. A. ) à l'étude de la déformation cyclique d'un métal cubique à faces centrées, l'aluminium polycristallin, nous a permis d'obtenir des données originales sur le comportement moyen des dislocations. Ces données sont indispensables pour l'élaboration des modèles reliant les aspects microscopiques au comportement macroscopique. L'E. A. De l’A1 5Nprovoquée par sollicitation cyclique en traction compression à la température ambiante, a été étudiée en fonction de différents paramètres. Sur des états saturés, des essais particuliers ont été réalisés. L'analyse spectrale des signaux d’EA émis pendant lu sollicitation cyclique d'un état recuit a été également effectuée. Les paramètres nombre de boucles de dislocations N, aire balayée et/ou vitesse moyenne des dislocations ont été utilisés pour interpréter nos résultats. Nous montrons pour la première fois, que le temps de vol moyen des dislocations diminue pendant le durcissement cyclique. Nous avons e5timé un temps de vol des dislocations, dans la structure cellulaire, de l'ordre de 0,2µs. Nous avons décomposé la vitesse de déformation plastique en deux composantes l'une liée aux déplacements des boucles de dislocation créées en situation de forte instabilité, l'autre aux déplacements des boucles déjà existantes. Enfin, la discussion des résultats montre le rôle important joué par les contraintes internes de compatibilité entre phase dure (la paroi de cellule) et phase molle (intérieur de la cellule).
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Sauter, Fabien. "Comportement viscoplastique du dioxyde d'uranium à haute température." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL009N.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans un projet d'EDF R&D visant à développer des modèles prédictifs pour décrire le comportement thermomécanique de l'assemblage combustible. Après avoir rappelé les caractéristiques du fonctionnement des Réacteurs nucléaires à Eau Pressurisée, nous proposons une étude de la viscoplasticité des pastilles de dioxyde d'uranium. Ces résultats permettent une meilleure estimation de la relaxation des contraintes en situation d'Interaction Pastille/Gaine. Les pastilles utilisées dans la dernière partie s'apparentent à des pastilles industrielles ; elles présentent un pic de contrainte en compression à vitesse de déformation imposée et une courbe de fluage dite sigmoi͏̈dale. Pour décrire ces comportements, nous avons appliqué à la viscoplasticité du dioxyde d'uranium une approche thermodynamique - l'approche D. N. L. R. (Distribution of Non Linear Relaxation) et une approche de " métallurgistes " - le modèle d'Alexander et Haasen dans le formalisme polycristallin de Pilvin. Nous avons rappelé le rôle joué par les variables internes en thermodynamique des systèmes hors équilibre et, en fonction du mécanisme de déformation prépondérant, nous avons attribué un sens physique aux variables internes de l'approche D. N. L. R. . Dans la gamme de températures et de contraintes étudiée, elles sont identifiées à des fonctions des densités de dislocations exprimées dans une base modale. Un travail similaire, présenté en annexe, a été effectué pour le glissement aux joints de grains. Les modèles développés permettent de simuler le comportement en écrouissage, en relaxation et en fluage des pastilles de dioxyde d'uranium. L'interprétation des essais correspondants a révélé d'importantes voies de progrès pour les essais à venir. Nous sommes, de plus, en mesure de proposer une interprétation du pic de compression. La prise en compte d'un mécanisme d'endommagement et l'extension de ces modèles au comportement sous irradiation ont été examinées.
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Antoine, Pascal. "Influence de la microstructure sur le coefficient d'écrouissage des aciers sans interstitiels stabilisés au titane (aciers Ti-IF)." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-99.pdf.
Full textAbstract:
Une bonne aptitude à l'emboutissage des aciers sans interstitiels stabilisés au titane (aciers Ti-IF) est généralement associée à une valeur élevée de son coefficient d'écrouissage n1O-20 mesuré expérimentalement lors de l'essai de traction uniaxiale. Le rôle de la microstructure sur la valeur du coefficient d'écrouissage est cependant encore mal connu. Cette étude vise à mieux comprendre le rôle de l'état de précipitation et de la taille de grains sur la valeur du coefficient d'écrouissage des aciers Ti-IF. L'influence de l'état de précipitation et de la taille de grains sur la valeur de n1O-20 est analysée individuellement, tout autre paramètre microstructural étant maintenu constant. Nous montrons que la variation de la valeur du coefficient d'écrouissage est principalement attribuable à un effet des précipités et de taille de grains au début de la déformation plastique. L'analyse des structures de dislocations par MET met en évidence la formation de cellules de dislocations au delà d'une déformation 8 = 0. 05 et un comportement collectif des dislocations indépendantde l'état de précipitation et de la taille de grains au delà d'une déformation 8= 0. 10. Il est clairement démontré que la limite d'élasticité de l'acier Ti-IF étudié contrôle la valeur du coefficient d'écrouissage. Enfin, une relation empirique exprimant le coefficient d'écrouissage n10-20 en fonction de la taille de grains, de l'état de précipitation et de la densité de dislocations est présentée et discutée.
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Ngantcha, Jean Pierre. "Relations entre microstructure et spectrométrie mécanique à haute température dans un alliage de cuivre à oxydation interne." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2274.
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Majimel, Jérôme. "Etude de la précipitation et des mécanismes de dislocations dans l'alliage Al(CuMg)2650." Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0023.
Full textAbstract:
Le cahier des charges de l'Avion de Transport Supersonique du Futur prévoit une vitesse de croisière proche de celle du Concorde, mais pendant une durée de vie 4 fois supérieure. L'alliage d'aluminium retenu par l'ONERA pour le fuselage, l'alliage 2650 (Al-Cu-Mg), doit être résistant à 100-130ʿC au fluage de longue durée et tolérant aux dommages. Ma thèse présente un double objectif : 1)comprendre les mécanismes dislocationnels contrôlant dans ces conditions la plasticité de l'alliage, 2)améliorer la connaissance de la précipitation durcissante de cet alliage. Pour cela, l'outil privilégié a été la microscopie électronique en transmission, notamment en modes conventionnel et haute résolution. Nous avons notamment montré que l'activation thermique provoque le mouvement dévié des dislocations ce qui favorise leur multiplication et le contournement des précipités. Ceux-ci sont de trois types dont deux qui créent une contrainte dans la matriceSevere flying conditions have been retained for the future Supersonic Civil Transport aircraft: this aircraft is planned to have a four times longer lifetime than Concorde's one. The selected aluminium alloy for fuselage skin, the 2650(AlCuMg) one, has therefore to exhibit both a high damage tolerance and a strong resistance to long term creep in the 100ʿC-130ʿC temperature range. My thesis aims consequently at : 1)understanding the dislocation mechanisms which control the alloy plasticity under such conditions, 2)improving the knowledge of the hardening precipitation in this alloy. The main part of this investigation has been carried out using the transmission electron microscopy in its conventional and high resolution modes. We show that thermal activation allows cross-slip events on the dislocations and therefore, dislocation multiplication and precipitates by-passing. Three type of precipitates have been identified, two of them introducing strain fields in the matrix
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Tortel, Hervé. "Etude par effet tunnel des composés Mo4O11 et NbSe3 dans l'état onde de densité de charge." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11019.
Full textAbstract:
Nous avons etudie l'evolution de la densite d'etat electroniques, par spectroscopie a effet tunnel, dans trois composes de dimensionnalite reduite. Nous avons interprete les resultats experimentaux dans le cadre d'un modele phenomenologique semimetallique. Nous avons pu mettre en evidence dans l'oxyde de molybdene monoclinique une evolution anisotrope de la densite d'etats entre le plan de plus grande conductivite et l'axe perpendiculaire a celui-ci. Dans le plan, nous avons mis en evidence l'existence de trois couples de bandes croisees autour de niveau de fermi a basse temperature. Les extrema de ces bandes sont respectivement situes a plus ou moins neuf, quatre virgule cinq et deux milli-electronvolts. Nous avons detecte une acceleration de la diminution de la densite d'etat pour une temperature inferieure a trente kelvins. Ce phenomene peut etre relie a une deuxieme transition onde densite de charge. Nous n'avons observe qu'un seul couple de bande dans le plan de plus grande conductivite de l'oxyde de molybdene orthrombique. Concernant le triseleniure de niobium, un seul couple de bandes dyssimetrique a pu etre detecte suivant l'axe perpendiculaire au plan de la fibre. Nous avons reinterprete les resultats obtenus sur ce dernier materiau dans le cadre d'un modele prenant en compte l'existence de couplages interchaines. Ce modele nous a permis de mieux comprendre nos resultats experimentaux et demontre que la spectroscopie par effet tunnel permet une mesure directe de l'energie de couplage interchaines. L'accord entre les valeurs experimentales et celles deduites du modele theorique est bon
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Lei, Huaping. "Dislocations et puits quantiques dans les nitrures semiconducteurs III-V par des méthodes de dynamique moléculaire et du premier principe." Caen, 2009. http://www.theses.fr/2009CAEN2023.
Full textAbstract:
En utilisant un empirique potentiel modifié du type Stillinger-Weber (SW) et une méthode du premier principe à base de DFT (SIESTA code), les propriétés des dislocations et leur possible interaction avec les puits quantiques InGaN ont été étudiées. Avec SW, différents types de dislocations, coin-a, vis-c, vis-a et coin-c ont été traités systématiquement dans InN et AlN et comparer avec GaN. Un nouveau cœur de dislocation vis-c a été mis en évidence pour InN, AlN et également GaN avec une mauvaise liaison située dans le plan. Avec SIESTA, les énergies des dislocations coin-a ont été calculées au moyen d’une supercellule de quadrupôle pour AlN, GaN et InN. La condition périodique crée des images dont les effets sont corrigés par deux méthodes : la sommation quadrupolaire et les dislocations « fantômes ». Le résultat montre que les coeurs à 8 atomes sont plus stables que ceux à 5/7 et 4 atomes et valide le potentiel SW pour les grandes distorsions. Avec SW, la distribution des atomes d'indium dans InGaN a été systématiquement étudiée ainsi que l'effet des contraintes sur la stabilité du système et le rôle de la dislocation vis-c dans la séparation de phases. Les clusters d’indium ne sont pas favorables énergétiquement mais peuvent être formés dans le coeur de la dislocation vis-c. Les distorsions réduisent la stabilité énergétique des héterostructures InGaN/GaN et compresse les liaisons N-Ga et N-In. Un phénomène anormal de la liaison N-Ga est observé dans le puits quantique InGaN/GaN : sa longueur est réduite en fonction de la concentration d’indium lorsque la deformation atteint une valeur critique. Cet effet peut être expliqué en considérant la balance des forcesThe properties of the threading dislocations and their possible interactions with the InGaN quantum wells are theoretically investigated by using a modified empirical Stillinger-Weber potential (SW) and the first principle calculations (SIESTA package). All types of pure threading dislocations: a-edge, c-screw, a-screw and c-edge in InN and AlN have been systematically studied by using SW in comparison with GaN. The new core structures of c-screw dislocations in AlN and InN are found as same in GaN with the wrong bonds located in a plane. With SIESTA, the a-edge dislocations were treated by using the quadrupolar supercells in AlN, GaN and InN. The image effect due to the periodic boundary condition has been considered by the quadrupole summation and ghost dislocation methods. The corrected core energies have indicated that 8-atom core is more energetically feasible than 4- or 5/7-atom cores. The transferability of the Stillinger-Weber potential to the large distortion system has been validated. The strain effect reduces the energetic stability of systems, and the role of c-screw dislocation on the phase separation is studied. The formation of In-rich clusters is not energetically feasible, but would be possible in the core of c-screw dislocation. The strain in InGaN/GaN heterostructures further reduces the energetic stability. Suffering from the strain, N-Ga and N-In bonds are compressed, and an abnormal behavior of N-Ga bonds takes place: N-Ga bond length is reduced as a function of indium concentration when the strain is larger than the critical value. A force balance model has been proposed to explain the abnormality of N-Ga bonds in the strained InGaN quantum wells
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El, Halami Hafida. "Influence de la déformation plastique sur la réactivité du nickel dans la réaction d'évolution de l'hydrogène en milieu acide : approche cinétique et thermodynamique." La Rochelle, 2007. http://www.theses.fr/2007LAROS206.
Full textAbstract:
Le rôle de l’hydrogène dans les processus d’endommagement des matériaux métalliques n’a pas été identifié avec précision. Ce travail s’inscrit dans cette optique en abordant l’influence des paramètres structuraux sur les étapes d’adsorption et de désorption de l’hydrogène (Réaction d’Evolution de l’Hydrogène) qui contrôlent les premiers stades de la fragilisation. Une approche cinétique et thermodynamique permet la détermination des paramètres géométriques et énergétiques régissant ces processus. Les corrélations établies entre les caractéristiques structurales et la réactivité de la surface vis-à-vis de l’hydrogène, sur le nickel, ont montré que les vitesses des processus sont significativement affectées par la nature cristallographique de la surface, et augmentent avec la déformation plastique. Cette dernière est à l’origine d’un apport de sites réactifs supplémentaires, par l’émergence des dislocations, qui modifie l’énergie d’activation des deux étapes et l’effet de la polarisation cathodique sur cette activation. La compétition entre ces deux effets conduit globalement à une amélioration de la vitesse de la REH quand la déformation augmente, et à une atténuation de cette dernière quand les dislocations se concentrent pour former une sous-structure cellulaire. Nous noterons aussi la possible modification de surface par hydrogénation, qui conduit vraisemblablement à sa désactivation vis-à-vis de toute autre interaction Hydrogène / Nickel, et ce d’autant plus que les circuits de diffusion sont multipliés. Cette étape de transition adsorption / absorption mériterait des investigations plus poussées pour une meilleure compréhension de l’entré de l’hydrogène dans le métalHydrogen role in hydrogen embrittlement has not been precisely identified. The aim of the present work is to investigate structural parameters influence on hydrogen adsorption and desorption steps (Hydrogen Evolution Reaction) which govern the first stages of the embrittlement. A kinetic and thermodynamic approach allows the determination of geometric and energetic parameters which describe these electrochemical steps. Correlations between structural characteristics and surface activity facing hydrogen have been drawn. They show that the two step rates are significantly affected by crystallographic orientation, and increase with plastic strain. The latter is responsible for the development of additional active sites, created by dislocations emergence, which modify the two steps activation energies end the effect of cathodic polarisation on this activation. The competition between these two effects leads to the enhancement of HER rate with strain increase, and to the reduction of this enhancement as dislocations concentrate to form a cell structure. The possible surface modification with hydrogenation probably leads to surface deactivation for further Hydrogen / Nickel attractive interaction, especially since diffusion circuits are increased. This adsorption / absorption transition step has to be investigated for better understanding of hydrogen entry into a metallic structure
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Maire, Eric. "Relations entre les propriétés mécaniques statiques et la microstructure de composites à matrice métallique à renforts particulaires élaborés par Osprey™." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0007.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur les composites à matrice métalliques renforcés par des particules céramiques élaborés par Osprey™. L'étude s'articule autour de quatre axes principaux de recherche: -L'observation de la microstructure montre que la répartition des dislocations est hétérogène dans la matrice du composite. -L'étude du domaine élastique est réalisée en utilisant un modèle de calcul du module théorique des composites qui permet de considérer que la population des particules de renfort est divisée en familles de caractéristiques différentes. - La mesure des limites d'élasticité. Est effectuée grâce à l'analyse du comportement dans le domaine micro plastique Nous expliquons le comportement micro plastique complexe observé par l'intermédiaire du calcul de la limite de proportionnalité, réalisé grâce à la méthode d'Eshelby, et de l'analyse de l'évolution du taux de consolidation des matériaux par le concept des boucles de dislocations géométriquement nécessaires. Enfin nous proposons un modèle qui permet de prendre en compte l'effet de la répartition hétérogène des dislocations dans la matrice. Ce modèle allie les résultats d'un calcul de la position des dislocations (métallurgie physique), avec un modèle de comportement issu de la mécanique des milieux continus : le modèle N Phases. -L'étude de l'endommagement est réalisée au moyen d'essais in situ au MEB. Nous proposons une méthodologie nouvelle permettant l'analyse du caractère statistiquement dispersé des résultats. Nous interprétons ensuite les résultats en calculant le champ de contraintes dans les particules induit par le chargement thermomécanique auquel sont soumis les compositesThis study deals with metal matrix composites reinforced by ceramic particles af!d elaborated by the Osprey™ route. The work is divided into four parts: - The study of the microstrusture shows that the dislocations repartition is heterogeneous in the matrix. - The elastic part of the tensile curve is studied by means of a mode! which permits to calculate the modulus of the composite. In this mode!, the particles population can be divided into several Families exhibiting different properties. - The determination of the mechanical behavior in the micro plastic domain permits to measure the elastic limit. The complex behavior observed is analyzed by means of calculations of the proportional limits and of the work hardening rates in the case of a complex thermo-mecanical loading. We propose a new mo del which permits to account for the heterogeneity of the dislocations repartition in the matrix. This mode! uses the results of the calculation of the dislocations positions (physical metallurgy approach). It also uses a mode! based on the micro mechanic approach to calculate the behavior of the composite : the N phases mode!. - The study of the damage resistance is performed by means of in situ tensile tests in a SEM. We propose a new approach of this technique, adapted to account for the statistical dispersion of the results. The observations are explained by means of theoretical considerations based on the calculation of the stress field in the particles
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Hirel, Pierre. "Etude par simulations à l' échelle atomique de la formation de boucles de dislocation à partir d' irrégularités de surface d' un métal contraint." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Hirel-Pierre/2008-Hirel-Pierre-These.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons étudié la nucléation de dislocations depuis la surface d'un métal cfc sous contrainte, par le biais de simulations à l'échelles atomiques et de modèles basés sur la théorie élastique des dislocations. La nucléation depuis les surfaces, qui initie la plasticité dans les matériaux à l'échelle nanométrique, implique le franchissement d'une barrière d'énergie ; celui-ci se fait par activation thermique. Nous avons pu déterminer le rôle de différents facteurs, comme la température ou l'état de surface, sur l'évènement de nucléation. Plusieurs méthodes atomistiques ont été employées de concert pour déterminer les paramètres d'activation associés à la barrière d'énergie : le rayon critique que la dislocation doit atteindre pour devenir stable et se propager, l'énergie et le volume d'activation. Enfin, des éléments sur la cinétique des dislocations et sur les évènements plastiques subséquents à la nucléation ont pu être obtenusIn this PhD thesis, we studied the nucleation of dislocations from a surface in a fcc metal under stress, using atomic-scale simulations as well as models based on elastic theory of dislocations. Nucleation from surfaces, which initiate plasticity in nanometer-scale materials, requires the crossing of an energy barrier; this is possible through thermal activation. We were able to determine the role of different factors, such as temperature or the surface condition, on the nucleation event. Several atomistic methods were used to determine the activation parameters associated with the energy barrier: the critical radius the dislocations has to overcome in order to become stable and propagate, and the activation energy and volume. Finally, some information concerning dislocations dynamics and plastic phenomena subsequent to the nucleation process were obtained
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Haddad, Ahmed. "Contribution à la détermination des courbes limites de formage en contraintes et en déformations à partir de la théorie 3G." Chambéry, 1997. http://www.theses.fr/1997CHAMS032.
Full textAbstract:
La modélisation des processus de mise en forme par emboutissage de tôles minces métalliques, nécessite des lois de calcul capables de décrire correctement le comportement des matériaux lors de la déformation plastique. L'objectif de ce travail est l'intégration de nouvelles lois de comportement proposées par le Centre de Recherches Métallurgiques de Liège (appelé modèle 3G), fondées principalement, d'une part, sur les phénomènes métallurgiques microscopique, d'autre par sur des lois phénoménologiques macroscopiques, pour l'étude de la formabilité des tôles mines. L'hypothèse de base de cette théorie est fondée sur le fait que la déformation plastique est due à des glissements (mouvement des dislocations) suivant des plans orientés à 45° par rapport aux directions principales des contraintes. Une partie expérimentale présentant les courbes limites de formage (CLF) de trois aciers déterminées pour différents modes de déformation permet de vérifier la forte dépendance du niveau des CLF vis à vis du type de trajet de déformation. Une méthode de calcul pas à pas le long des trajets de déformation est proposée pour la détermination des contraintes limites. Ce critère en contraintes s'avère intrinsèque car indépendant de la forme des trajectoires de déformations. Un calcul inverse permet de calculer les déformations limites à partir d'une courbe unique en contraintes. La comparaison avec les résultats expérimentaux est très satisfaisante. La modélisation numérique de l'apparition de la striction basée sur le modèle à deux zones de Marciniak développé dans le cadre de la théorie 3G est présentée ensuite ; les résultats obtenus sont en bonne corrélation avec les valeurs expérimentales. Une étude de l'influence des différents paramètres de la loi de comportement étudiée est effectuée.
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San, Juan Maria Luisa. "Etude par frottement intérieur de la mobilité des dislocations aux températures supérieures à 0,3 Tf dans l'aluminium de haute pureté : relation avec la microstructure." Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO10010.
Full text
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Durocher, Arnaud. "Simulations massives de Dynamique des Dislocations : fiabilité et performances sur architectures parallèles et distribuées." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0423/document.
Full textAbstract:
La Dynamique des Dislocations modélise le comportement de défauts linéiques - les dislocations - présents dans la structure des matériaux cristallins. Il s'agit d'un maillon essentiel de la modélisation multi-échelles des matériaux utilisé par exemple dans l’industrie du nucléaire pour caractériser le comportement mécanique et le vieillissement des matériaux sous irradiation. La capacité des dislocations à se multiplier, s’annihiler et interagir pose de nombreux défis informatiques, notamment sur la manière de stocker et traiter de manière efficace les données de la simulation. L'objectif de cette thèse est de répondre à ces défis que posent les simulations massives de Dynamique des Dislocations dans un environnement parallèle et distribué au travers du logiciel Optidis. Dans cette thèse, je propose des améliorations au simulateur Optidis afin de permettre des simulations plus complexes en utilisant la puissance des super-calculateurs. Mes contributions sont axées sur l'amélioration de la fiabilité et de la performance d'Optidis. La mise en place d'une nouvelle interface d'accès aux données a permis de dissocier l'implémentation des algorithmes de l'optimisation des performances. Cette structure de données permet de meilleures performances tout en améliorant la maintenabilité du code, même lorsque les données sont distribuées. Un nouvel algorithme de gestion des collisions entre dislocations et de formation des jonctions fiable et performant a été mis en place. Des techniques de détection de collision empruntées aux application en temps réel et à la dynamique moléculaire sont utilisées pour accélérer le calcul. S’appuyant sur l’utilisation de la nouvelle structure de données et un traitement des collisions plus élaboré, il permet une gestion de collisions fiable et autorise l'utilisation de pas de temps plus grands. La précision du résultat a été étudiée en se comparant au code NUMODIS, et la performance d'Optidis a été mesurée sur des simulations massives contenant plusieurs millions de segments de dislocations en utilisant plusieurs centaines de cœurs de calcul, démontrant que de telles simulations sont réalisables en un temps raisonnableDislocation dynamics simulations investigate the behavior of linear defects, called dislocations, in crystalline materials. It is an essential part multiscale modelling of the materials, used for instance in the nuclear industry to characterize the behavior and aging of materials under irradiation. The ability of dislocations to multiply, annihilate and interact presents many challenges, for instance in terms of storage and access to data. This thesis addresses some challenges of dislocation dynamics simulation on parallel and distributed computers. In this thesis, I improve the Optidis simulator to open the way to more complex simulations. My contributions focuses mainly on improving the reliability and performance of Optidis. A new interface to access simulation data is proposed to dissociate its implementation form the physical algorithms. This data structure allows better performance as well as better code maintainability, even with distributed data. A new fast and reliable collision detection and handling algorithm has been implemented. Collision detection techniques from the robotics and 3D animation industries are used to speedup the detection process. With the use of the new data structure and a more reliable design, this algorithm enables more precise collision handling and the use of a larger simulation timestep. The precision of the results have been measured by comparing Optidis to Numodis. The performance of the code has been studied on larger scale simulations with millions of segments and hundreds of CPU cores, demonstrating that such simulations can now be achieved
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Kachit, Mahmoud. "Influence de la microstructure et du mode de sollicitation sur l'irréversibilité du glissement des dislocations lors d'une sollicitation mécanique cyclique." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0025/these.pdf.
Full textAbstract:
La rupture des pièces métalliques en fatigue peut être associée à une densité critique de dislocations. En effet lors de l'application d'une charge cyclique, certaines des dislocations mises en mouvement par la contrainte ne disparaissent pas et s'accumulent. La quantification de l'irréversibilité du mouvement des dislocations, c'est à dire du taux d'accroissement de la densité de dislocations lors d'un cyclage mécanique, est donc la clé d'une prédiction de la durée de vie. Nous avons mis en œuvre des mesures de caractérisation microplastique et de suivi des reliefs de surface par AFM lors d'un cyclage mécanique de matériaux métalliques de structure cubique à faces centrées. Bien que ces deux techniques correspondent à une caractérisation du matériau à deux échelles très différentes - macroscopique dans le premier cas et locale dans le second - elles se sont révélées fructueuses pour l'étude de l'irréversibilité de glissement des dislocations. La première d'entre elles repose sur la caractérisation du domaine microplastique à l'aide d'une machine sans frottement conçue au laboratoire. Elle permet, au cours d'un chargement monotone ou cyclique, de suivre de façon indirecte l'évolution de la densité des dislocations dans un matériau. La deuxième technique consiste à suivre par microscopie à force atomique (AFM) la hauteur des reliefs de surface au cours d'un essai de fatigue. Cette technique, plus locale que la précédente, permet de mesurer le nombre de dislocations cumulées dans chacune des bandes étudiées. A partir des mesures fournies par ces deux techniques nous déterminons un facteur d'irréversibilité du glissement des dislocations f* lors du cyclage. L'effet des paramètres de cyclage (Niveau et nature de la contrainte cyclique, type de matériau) sur l'évolution de f* en fonction du nombre de cycles N est présentéThe goal of this study is to help to predict lasted of life of machine parts subjected to a cyclic request starting from a preliminary characterization of material. The rupture of the metal parts by cracking can be associated a critical density of dislocations. Starting from an initial state each cycle puts moving a quantifiable number of dislocations. Some of this dislocations do not disappear at the end from the cycle and accumulate while making grow the density of dislocations. The quantification of the irreversibility of the movement of dislocations, i. E. The increase in the density of dislocations, is thus the key of a prediction of the lasted of life
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Portelette, Luc. "Analyse des mécanismes de glissement des dislocations dans l'UO2 à l'aide de la modélisation multi-échelles comparée à l'expérience." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0406/document.
Full textAbstract:
Dans l'étude des éléments combustibles des réacteurs à eau pressurisée, cette thèse s'inscrit dans la compréhension et la modélisation du comportement viscoplastique du dioxyde d'uranium (UO2) à l'échelle du polycristal. Lors de fonctionnement de type incidentel du réacteur, le combustible subit une forte élévation de la température avec un gradient thermique de la pastille engendrant des déformations viscoplastiques contrôlées par des mouvements de dislocations. D'abord, un modèle de plasticité cristalline a été développé de manière à décrire l’anisotropie viscoplastique du matériau en fonction de la température et de la vitesse de sollicitation. Des simulations par éléments finis (EF) sur monocristaux ont permis d’identifier que les trois modes de glissement généralement observés dans l'UO2 sont importants pour décrire le comportement anisotrope du matériau. Dans un second temps, les coefficients de la matrice d'interactions entre dislocations ont été déterminés spécifiquement pour l’UO2 afin d’améliorer la modélisation des polycristaux. En effet, en calculant par EF les dislocations géométriquement nécessaires, qui sont responsables d’une forte augmentation de la densité de dislocations stockées dans les polycristaux, les interactions entre dislocations permettent de simuler l’effet dé taille de grain et l’écrouissage des pastilles. Finalement, le modèle, adapté pour les polycristaux, a été validé par comparaison avec les essais expérimentaux sur pastille et par comparaison du comportement intra-granulaire simulé avec des mesures EBSD. Grâce à cette dernière comparaison, il est possible de remonter indirectement aux hétérogénéités de déformation dans les grainsThis thesis is part of the study of fuel elements of pressurized water reactors and, more specifically, focus on the understanding and modelling of the viscoplastic behavior of uranium dioxide (UO$_2$) at polycrystalline scale. During the incidental operation of the reactor, the fuel undergoes a strong increase of temperature and thermal gradient between the center and the periphery of the pellet leading to viscoplastic strains due to dislocation movement mechanisms. First, a crystal plasticity model was developed in order to describe the viscoplastic anisotropy of the material considering the temperature and the loading rate. Finite element (FE) simulations on single crystals enabled to highlight that the three slip modes generally observed in UO$_2$ are crucial to describe the anisotropic behavior of the material. Secondly, coefficients of the interaction matrix have been identified specifically for UO$_2$ in order to improve the polycrystal modelling. Indeed, by calculating geometrically necessary dislocations (GNDs), which are responsible of the great increase of the stored dislocation density in polycrystals, the interactions between dislocations enable to simulate de grain size sensitivity and hardening of the fuel pellet. Finally, the model adapted for polycrystals, have been validated by comparing FE simulations with pellet compression tests and by comparing the simulated intra-granular behavior with EBSD measurements. Thanks to the latter comparison, it is possible to indirectly compare the strain heterogeneities in the grains
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Korzeczek, Laurent. "Modélisation mésoscopique en 3D par le modèle Discret-Continu de la stabilité des fissures courtes dans les métaux CFC." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC049/document.
Full textAbstract:
Le mode de propagation complexe des fissures courtes observé dans les métaux ductiles sous chargement cyclique est généralement attribué à différents mécanismes de stabilisation intervenant à l’échelle de la microstructure, l’échelle mésoscopique. Parmi ces mécanismes, l’interaction de la fissure avec la microstructure de dislocation semble jouer un rôle majeur. La dynamique des dislocations contrôle la déformation plastique et le transfert de chaleur qui lui est associé et réduit ainsi la quantité d’énergie élastique stockée dans le matériau. De plus, la microstructure de dislocations peut « écranter » le champ élastique induit par la fissure par son propre champ de contraintes et modifier la géométrie de la fissure par l’émoussement des surfaces en pointe. Pour la première fois, ces mécanismes sont étudiés avec des simulations 3D de Dynamique des Dislocation avec le modèle Discrete-Continu. Trois orientations de fissure sont testées sous un chargement monotone en traction, promouvant une ouverture en fond de fissure en mode I. De manière surprenante, les simulations montrent que les effets d’écrantage et d’émoussement n’ont pas un rôle clé dans la stabilisation des fissures testées en mode I. Le mécanisme principal se trouve être la capacité du matériau à se déformer plastiquement sans mettre en oeuvre un durcissement important par le mécanisme de la forêt. Des recherches supplémentaires sur deux effets de taille confirment ces résultats et montrent également la contribution mineure d’une densité de dislocations polarisées et du durcissement cinématique associé à la stabilisation des fissuresThe erratic behaviour of short cracks propagation under low cyclic loading in ductile metals is commonly attributed to a complex interplay between stabilisation mechanisms that occur at the mescopic scale. Among these mechanisms, the interaction with the existing dislocation microstructure play a major role. The dislocation microstructure is source of plastic deformation and heat transfer that reduce the specimen stored elastic energy, screen the crack field due to its self generated stress field or change the crack geometry through blunting mechanisms. For the first time, these mechanisms are investigated with 3D-DD simulations using the Discrete- Continuous Model, modelling three different crack orientations under monotonic traction loading promoting mode I crack opening.Surprisingly, screening and blunting effects do not seem to have a key role on mode I crack stabilisation. Rather, the capability of the specimen to deform plastically without strong forest hardening is found to be the leading mechanism. Additional investigations of two different size effects confirm those results and show the minor contribution of a polarised dislocations density and the associated kinematic hardening on crack stabilisation
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Manole, Ciprian. "Analyse des contraintes internes dans les monocristaux cfc : vers une nouvelle loi de plasticité cristalline." Phd thesis, Chambéry, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00527162.
Full textAbstract:
L'étude de la plasticité des monocristaux présente un réel intérêt pour la compréhension de la déformation des métaux pendant leur mise en forme. Parmi les causes possibles de la plasticité des monocristaux CFC, le glissement de dislocations est le mécanisme de déformation prépondérant. L'analyse de leurs mouvements (à l'origine de la déformation), de leur accumulation et de leurs interactions (à l'origine de l'écrouissage) est alors nécessaire si l'on souhaite établir des modélisations macroscopiques du comportement mécanique qui aient un sens physique. Une technique d'analyse pertinente est la simulation par la Dynamique des Dislocations Discrètes (DDD), permettant la simulation de la plasticité directement à l'échelle de la dislocation. Ce code, permet de remplacer les techniques expérimentales comme la Microscopie Electronique en Transmission, en donnant accès à la répartition hétérogène des contraintes qui règnent au sein des microstructures de dislocations et qui conditionnent complètement le comportement mécanique. Dans cette thèse, les analyses réalisées en DDD donnent un réel éclairage sur les variables d'état nécessaires à la caractérisation d'une microstructure de dislocations, et à la description mathématiquement de son état physique. Cela permet d'établir une modélisation riche de la plasticité cristalline, apte à rendre compte d'effets d'écrouissage isotropes et cinématiques complexes. La modélisation proposée est adaptée à simuler une large gamme d'amplitudes de déformations plastiques, allant de la fatigue à grand nombre de cycles (ep = 10-5) jusqu'à la traction monotone (ep >100 %) sans nécessité de recalage de paramètres.
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Cheneau-Späth, Nadine. "Comportement de monocristaux et de polycristaux de métaux hexagonaux en grandes déformations plastiques : compression plane du titane et du magnésium." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG4201.
Full textAbstract:
La modélisation de l'évolution des textures de déformation des métaux hexagonaux, tels que le titane et le magnésium, et de l'anisotropie plastique des tôles manufacturées nécessitent la connaissance de leur comportement plastique lors des opérations classiques de mise en forme. Pour ce faire, nous caractérisons expérimentalement les mécanismes de déformation mis en jeu au cours de l'essai de compression plane sur plusieurs orientations de monocristaux de titane déformés à l'ambiante et de magnésium déformés à l'ambiante et à 400°C, en conditions de glissement et de maclage multiple, que nous comparons aux simulations numériques de type Taylor-Bishop et Hill généralisées. Ainsi, ce travail se distingue par la réalisation de monocristaux de titane de grandes dimensions, obtenus par cyclage en température autour du transus α↔β. Il a également donné lieu à la mise au point d'une nouvelle technique de détermination précise et univoque des systèmes de maclage par microdiffraction EBSD et analyse des traces associées. Les résultats de nos expériences nous donnent les valeurs suivantes des rapports de cissions critiques résolues sur les différents systèmes: Pour le magnésium, en prenant la cission critique résolue pour le glissement basal égale à 1 : 20 pour les glissements prismatique et pyramidal, 3 pour le maclage {1 0 -1 2} et 10 pour les maclages {1 0 -1 1} et {1 0 -1 3}. Pour le titane, la valeur de référence étant la cission critique résolue pour le glissement prismatique: 5 pour le glissement basal, 4 pour le glissement pyramidal →a, pour le glissement pyramidal →c+→a 2 en traction et 3 en compression, 1,5 pour les maclages {1 0 -1 2} et {1 1 -2 1} et 5 pour le maclage {1 1 -2 2}. Nous avons ainsi pu corréler l'évolution des textures de déformation obtenues au comportement individuel des grains de l'agrégat polycristallin.
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Mompiou, Frédéric. "Contribution à l'étude de la plasticité des quasi-cristaux icosaèdriques AlPdMn et AlCuFe." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30058.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude des mécanismes élémentaires de la plasticité des alliages quasi-cristallins AlPdMn et AlCuFe. Nous avons d'abord étudié les contrastes des dislocations et des fautes de phasons en microscopie électronique à transmission. Dans AlPdMn, nous avons déterminé les vecteurs de Burgers des dislocations et leurs plans de déplacement, dans des échantillons déformés à basse température et sous pression de confinement et dans des échantillons déformés in-situ à haute température. Les résultats montrent que les dislocations se déplacent par montée. Nous avons également établi que le glissement était extrêmement difficile, au moins dans les plans binaires et à haute température. La forme rectiligne et le mouvement visqueux des dislocations indiquent qu'elles se déplacent par nucléation et propagation par montée de paires de crans (jogs). Nous avons transposé à la montée le modèle de Hirth et Lothe pour le glissement dans les cristaux covalents. Nous avons montré que la contribution de la contrainte chimique de sous/sur-saturation de lacunes est de l'ordre de la moitié de la contrainte totale. Les paramètres d'activation (exposant de contrainte, volume et énergie d'activation) prédits par le modèle sont en accord avec les données expérimentales dans AlPdMn. Dans AlCuFe, nous avons montré l'existence d'une plasticité par mouvements de dislocations, probablement par montée.
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Champion, Yannick. "Analyse structurale et modélisation des phases et interfaces hétéro phases dans le système zirconium-bore." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066081.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite de l'analyse structurale des phases et des interfaces hétéro phases dans le système binaire zirconium-bore. Les matériaux ont été préparés par solidification de l'eutectique zr-zrb2. Les bonnes propriétés tribologiques et thermiques des borures des métaux iva sont utilisées pour la protection des alliages base titane. Dans un eutectique, les phases métalliques et céramiques coexistent dans des conditions énergetiquement favorables et les échantillons ainsi produits peuvent servir de systèmes modèles à l'étude des interfaces. L'eutectique zr-zrb2 a été préparé par fusion haute fréquence ; à la solidification, la croissance d'aiguilles de diborure se fait de façon localement orientée dans la matrice métallique. Les phases et interfaces du système ont été étudiées par microscopie électronique en transmission (diffraction, contraste de diffraction et contraste de phase). Des études complémentaires (edx, peels, sims) ont permis une analyse chimique des phases et des interfaces. Notre analyse a montré la présence de mono borure de zirconium, de structure nacl, disparu des diagrammes de phases récents. De plus, une phase de zirconium (zr*), de structure proche d'un cfc, a été identifiée, après trempe, dans les zones minces des échantillons de microscopie. Son analyse ne révèle pas la présence d'impuretés. Les interfaces entre zr, zrb2, zrb et zr* obéissent à seulement deux types simples de relation d'orientation, impliquant uniquement le parallélisme des plans denses de chaque structure. Le mode d'accommodation dans le plan de composition, parallèle à un plan dense, se fait par un réseau de dislocations entières rattrapant le désaccord paramétrique entre les réseaux de chaque structure. Ce réseau de dislocations existe pour des désaccords faibles pour des valeurs plus élevées, l'accommodation s'effectue par des marches monoatomiques. L'analyse de nos résultats a permis d'établir un modèle, à deux marches, de la reconstruction de l'interface par une combinaison parfaitement ordonnée de marches structurales et de marches fautées. En partant de la structure et des paramètres de réseau, il est alors possible d'établir des critères de stabilité énergétique des interfaces hétéro phases
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Toffano, Zeno. "Raies R. M. N. Dans les métaux organiques (TMTSF)₂PF₆ et (TMTSF)₂Cl O₄ : incommensurabilité de l'onde de densité de Spin." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112326.
Full textAbstract:
Dans l’état d’onde de densité de spin (ODS) des conducteurs organiques (TMTSF)₂ClO₄ et (TMTSF)₂PF₆, l’amplitude du paramètre d’ordre et le vecteur de nesting Q̅ sont déterminés à partir d’une analyse détaillée de la forme de raie R. M. N. Des protons des groupes méthyles, pour diverses orientations du champ. Dans l’état métallique (paramagnétique), la rotation rapide par effet tunnel de deux groupes méthyles inéquivalents donne une raie centrale et deux paires de satellites avec des déplacements variables suivant l’orientation du champ magnétique, en bon accord avec la théorie. Dans l’état onde de densité de spin, les champs locaux dus à la structure magnétique ordonnée entrainent un élargissement important de la raie. Par une étude approfondie de la forme de raie et de son évolution en fonction de l’orientation du champ, nous prouvons que, pour ces deux composés, l’ODS est incommensurable ; nous déterminons les champs locaux correspondant à chaque groupe méthyle et séparons la contribution dipolaire du terme de contact hyperfin ; nous déduisons l’amplitude δ et le vecteur d’onde Q̅ de l’ODS. L’amplitude δ = 8% +̠ 2% (en unité μB par molécule) pour PF₆ est très supérieure à certaines estimations antérieures. La composante du vecteur de nesting suivant le vecteur de base b̅* pour PF₆ est en contradiction avec les modèles théoriques simples conduisant à Q̅b = 0 ou Q̅b = 0. 5 b̅*, mais correspond aux résultats d’un calcul de bande réaliste, dans l’approximation des liaisons fortes. Le vecteur Q̅ est différent dans (TMTSF)₂ClO₄, en accord avec les prédictions théoriques suivant lesquelles Q̅ dépend de la nature de l’anion et des conditions expérimentales (pression)For the first time, in the S. D. W. State of the organic conductors (TMTSF)₂ClO₄ and (TMTSF)₂PF₆, the amplitude δ f the order parameter and the nesting vector Q̅ are determined, from a detailed analysis of the methyl proton N. M. R. Line-shape for various magnetic field orientations. In the paramagnetic metallic state, the fast rotational tunneling of the two inequivalent methyl groups splits the line into one central line and two pairs of satellites with shifts depending on field orientation, in good agreement with theory. In the S. D. W. State, the local fields due to the ordered magnetic structure lead to an important broadening of the line. By a careful analysis of the lineshape and its evolution in terms of field orientation, we prove, for both compounds, that the S. D. W. Is incommensurate; we are able to determine the local fields at each methyl site and separate the dipolar contribution from the hyperfine contact term; we deduce both the amplitude δ and wave vector Q̅ of the S. D. W. The amplitude δ = 8% +̠ 2% (in unit μB per molecule) for PF₆ is much larger than previous estimates from N. M. R. Broadening. The b* component of the nesting vector Q̅b = (0. 20 + 0. 05) b̅* (b̅* reciprocal lattice basis vector) for PF₆ is in contradiction with simple theories leading to Q̅b = 0 or Q̅b = 0. 5 b̅* but agrees with the consequences of realistic tight binding band calculations. The Q̅ vector is different in (TMTSF)₂ClO₄, in agreement with the theoretical prediction that Q̅ depends on the nature of anion and experimental conditions like pressure
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Covarel, Grégory. "Etude par spectrométrie mécanique isotherme à basse fréquence d'alliages CuAlNi et relation avec la microstructure." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2255.
Full textAbstract:
Deux alliages cualni, de composition proche, l'un polycristallin, l'autre monocristallin, presentant une transformation de phase reversible au-dessus de la temperature ambiante sont caracterises par differentes techniques experimentales puis etudies par spectrometrie mecanique isotherme. Tout d'abord, des analyses microstructurales ont montre des phenomenes de vieillissement en austenite. En effet, de la precipitation mais aussi l'elimination de lacunes et des effets de mise en ordre ont ete observes dans la phase haute temperature. Ensuite, des mesures de spectrometrie mecanique isotherme ont mis en evidence la presence, a chaque temperature de mesure, d'un processus transitoire associe a une interaction entre les lacunes et les defauts mobiles. L'etude des mesures stabilisees a montre qu'en martensite, le frottement interieur a tres basse frequence est eleve dans l'etat brut de trempe. Celui-ci est plus important pour l'echantillon polycristallin a cause d'une plus grande densite de defauts mobiles. De plus, dans les deux materiaux utilises, le frottement interieur decroit irreversiblement durant un recuit en martensite, cet effet etant associe a un blocage d'origine thermique de la structure ou a la disparition de dislocations mobiles. L'etude de la transformation de phase, sur les deux materiaux, a montre une dependance avec la frequence de mesure. A 1 hz, aucun maximum n'est associe, ni a la transition inverse, ni a la transition directe. En revanche, a tres basse frequence un maximum de frottement interieur est observe lors de la transformation inverse. Une etude sur un echantillon monocristallin etire par traction a temperature ambiante a permis d'attribuer ce maximum a une plus grande mobilite des interfaces. La
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Jacques, Vincent. "Application de la diffraction cohérente des rayons X à l'étude de défauts topologiques dans les structures atomiques et électroniques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463496.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce manuscrit a pour fil conducteur l'utilisation de la diffraction cohérente des rayons X pour mettre en lumière différents phénomènes physiques. La détection de défauts topologiques, auxquels les faisceaux cohérents sont très sensibles, permet de tirer des conclusions sur l'ordre ou le désordre trouvés dans les systèmes étudiés. La notion de cohérence des rayons X est tout d'abord exposée, puis la caractérisation de profils de diffraction cohérente en présence de défauts topologiques est présentée à travers une étude des boucles de dislocation dans le silicium. Cette technique a ensuite été appliquée à l'étude de composés présentant des ordres électroniques incommensurables, tels que les Ondes de Densité de Charge (ODC) et les Ondes de Densité de Spin (ODS). Plusieurs systèmes ont été étudiés : le chrome pur monocristallin, le bronze bleu K0.3MoO3, et NbSe3. Dans le cas du chrome, les résultats obtenus posent la question du lien réel existant entre ODC et ODS. Par ailleurs, une dislocation magnétique isolée en volume a été détectée, et a permis de soulever la question des constantes de force de l'ODS du spin. Le bronze bleu et NbSe3 ont été étudiés sous champ électrique. Un ordre à très grande distance a été observé dans les ODC du bronze bleu et de NbSe3, dans le régime de glissement. Nous proposons une description en termes de phase, à l'aide d'un modèle de type réseau de solitons.
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Stroe, MIOARA ELVIRA. "Hydrogen embrittlement of ferrous materials." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2006. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210889.
Full textAbstract:
This work deals with the damage due to the simultaneous presence of hydrogen in atomic form and stress – straining.The aim of this work is twofold: to better understand the hydrogen embrittlement mechanisms and to translate the acquired knowledge into a more appropriate qualification test.
The phenomena of hydrogen entry and transport inside the metals, together with the different types of damages due to the presence of hydrogen, are presented.
The analysis of the most important models proposed up to now for hydrogen embrittlement (HE) indicated that the slow dynamic plastic straining is a key factor for the embritteling process. There is a synergistic effect of hydrogen – dislocations interactions: on one hand hydrogen facilitates the dislocations movement (according to the HELP mechanism) and on the other hand dislocations transport hydrogen during their movement when their velocity is lower than a critical value.
This work is focused on supermartensitic stainless steels, base and welded materials. The interest on these materials is due to their broad use in offshore oil production.
First, the material’s characterisation with regards to hydrogen content and localisation was performed. This was conducted in charging conditions that are representative of industrial applications.
Because of previous industrial experience it was necessary to find a more appropriate qualification test method to asses the risk of HE.
In this work we proposed the stepwise repeated slow strain rate test (SW R – SSRT) as a qualification test method for supermartensitic stainless steels.
This test method combines hydrogen charging, test duration, plastic, dynamic and slow strains. Thus, this test method is coherent with both the model HELP proposed for hydrogen embrittlement and the observations of industrial failures.
The stepwise repeated slow strain rate test (SW RSSRT) is interesting not only as a qualification test of martensitic stainless steels, but also as a qualification test of conditions for using these materials (type of straining, range of strain and stress, strain rate, hydrogen charging conditions, etc.).
Ce travail se rapporte à l’endommagement provoqué par la présence simultanée de l’hydrogène sous forme atomique et une contrainte (appliquée où résiduelle).
Ce travail a comme but une meilleure compréhension du mécanisme de la fragilisation par l’hydrogène (FPH) et la recherche d’un essai de qualification qui soit cohérent avec ce mécanisme.
Les phénomènes liés à l’entrée et au transport de l’hydrogène au sein des métaux, ensemble avec les différents types d’endommagements dus à la présence de l’hydrogène, sont présentés.
L’analyse des modèles proposés jusqu’au présent pour la fragilisation par l’hydrogène (FPH) suggère que la déformation lente plastique dynamique est le facteur clé pour le processus de la fragilisation. Il y a un effet synergétique des interactions entre l’hydrogène et les dislocations: d’un coté l’hydrogène facilite le mouvement des dislocations (d’après le modèle HELP) et d’un autre coté les dislocations transportent l’hydrogène pendant leur mouvement, pourvu que leur vitesse soit en dessous d’une valeur critique.
Le travail a été conduit sur des aciers supermartensitiques, matériau de base et soudé. L’intérêt pour ces matériaux réside de leur large utilisation dans la production du pétrole en offshore.
D’abord, le matériau a été caractérisé du point de vu de la teneur et de la localisation de l’hydrogène. Les essais ont été conduits dans des conditions représentatives pour les cas industriels.
L’expérience industrielle d’auparavant indique qu’il est nécessaire de trouver un test de qualification plus approprié pour estimer la susceptibilité à la fragilisation par l’hydrogène.
Dans ce travail on propose un essai de traction lente incrémentée (SW R – SSRT) comme méthode de qualification pour les aciers supermartensitiques.
L’essai combine le chargement en hydrogène, la durée d’essai, la déformation lente, plastique et dynamique. Donc, cette méthode d’essai est cohérente avec le modèle HELP proposé pour FPH et les observations des accidents industriels.
Cet essai est intéressant pas seulement comme essai de qualification pour les aciers supermartensitiques, mais aussi comme essai de qualification pour les conditions d’utilisation des ces matériaux (type de déformation, niveau de déformation et contrainte, vitesse de déformation, conditions de chargement en hydrogène, etc.).
Doctorat en sciences appliquées
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