Дисертації: "Dislocations dans les cristaux – Densité"

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El, Hajj Ahmad. "Analyse théorique et numérique de la dynamique des densités de dislocations." Marne-la-Vallée, 2007. http://www.theses.fr/2007MARN0373.

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Анотація:

Ce travail porte, pour l'essentiel, sur l'analyse théorique et numérique de la dynamique de densités de dislocations. Les dislocations sont des défauts qui se déplacent dans les cristaux, lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes extérieures. D'une façon générale, la dynamique de densités de dislocations est décrite par un système d'équations de transports où les champs de vitesse dépendent de manière non-locale des densités de dislocations. Dans une première partie, nous nous plaçons dans un cadre unidimensionnel. Nous démontrons pour un système 2 x 2 simplifié, des résultats d'existence globale et d'unicité de solution ainsi qu'une estimation d'erreur entre la solution continue et son approximation numérique en utilisant un schéma aux différences finies. Puis, en mettant en œuvre une méthode d'estimation de l'entropie du gradient, développée à la base pour résoudre un modèle bidimensionnel, nous démontrons un résultat d'existence globale et quelques résultats d'unicité pour des systèmes hyperboliques diagonisables en dimension 1. Dans une seconde partie nous nous intéressons à un cadre plus général de la dynamique de densités de dislocations où nous étudions un modèle bidimensionnel. Ce modèle a été introduit par Groma et Balogh (69). Nous démontrons dans ce cadre un résultat d'existence globale via une estimation sur l'entropie du gradient des solutions. Des simulations numériques de ce modèle sont présentées

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Ibrahim, Hassan. "Analyse de systèmes parabolique/Hamilton-Jacobi modélisant la dynamique de densités de dislocations en domaine borné." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004186.

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Анотація:

Cette thèse porte sur l'étude théorique d'un modèle mathématique provenant de l'étude de la dynamique de densités, de dislocations dans les cristaux de petite taille. Cette dynamique est modélisée par un système non linéaire couplé parabolique/Hamilton-Jacobi. Les dislocations sont des lignes de défauts qui se déplacent dans les cristaux lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes extérieures. De façon indépendante, tout à la fin de la thèse, nous présentons une méthode numérique pour le transport de fronts. Dans le coeur de la thèse, trois types d'équations sont considérées : équations de Hamilton-Jacobi non linéaires, lois de conservation scalaires, et équations paraboliques singulières. Nous traitons un système parabolique/Hamilton-Jacobi singulier où la singularité apparaît par la présence de l'inverse du gradian. Notre système prend en considération l'effet à courte distance entre dislocations ainsi que la formation des couches limites. Nous étudions l'existence, l'unicité et la régularité des solutions du système. cette étude repose en grande partie sur la théorie des solutions de viscosité ; des solutions entropiques et des solutions classiques. Deux cas principaux sont considérés : le cas où les contraintes extérieures sont nulles, et le cas où elles sont constantes (non nécessairement nulles).

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Durinck, Julien. "Modélisation de la plasticité de la forsterite par calculs à l'échelle atomique et par dynamique des dislocations." Lille 1, 2005. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/9fd43a9a-26ef-450b-93e3-5ad8c43033b0.

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Анотація:

L'étude de la déformation plastique de l'olivine constitue un point important dans la compréhension de la dynamique interne de la Terre. Ce minéral se déforme essentiellement par glissement de dislocations de vecteurs de Burgers [100] et [001] et, pour la première fois dans le domaine de la minéralogie physique, nous avons abordé le problème en adoptant une approche numérique. A l' échelle atomique, la question importante de l' anisotropie plastique peut être éclairée par l'approche des fautes d'empilement généralisées, calculées par ab initio, qui permet de remonter à la limite d'élasticité théorique. Cette méthode a également permis d'expliquer l'influence de la pression sur les mécanismes de déformation de l'olivine, récemment mise en évidence expérimentalement. Le modèle de Peierls-Nabarro constitue une alternative à la modélisation directe des cœurs de dislocation. Grâce à ce dernier, l'étalement du cœur et les contraintes de Peierls des dislocations de vecteurs de Burgers [001] et [100] ont pu être déterminées. A l'échelle mésoscopique, nous avons adapté une simulation tridimensionnelle de la dynamique des dislocations à la structure de l'olivine pour modéliser la plasticité du monocristal. Le modèle de formation et propagation de doubles décrochements permet de décrire la mobilité des dislocations soumises à de la friction de réseau et son utilisation a mis en évidence un effet de la contrainte sur l'anisotropie plastique. Les dislocations ne constituent pas des obstacles forts entre elles (pas de formation de jonction, ni d'interactions colinéaires) et le glissement dévié apparaît comme étant un mécanisme manquant qu'il faudra étudier en détail dans le futur.

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Naamoun, Mehdi. "Mécanisme de formation et de propagation des dislocations au sein de diamant CVD monocristallin et développement de stratégies visant à réduire leur densité." Paris 13, 2013. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/secure/edgalilee_th_2013_naamoun.pdf.

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Анотація:

L’objectif principal de ce travail de thèse est l’obtention de films de diamant monocristallin à faible densité de dislocations, condition sine qua none à leur utilisation dans le domaine de l’électronique de puissance. Dans un premier temps, la formation et la propagation de ces défauts étendus au sein des monocristaux de diamant ont été étudiées. Deux sources principales de dislocations ont été mises en évidence : (i) les dislocations provenant du coeur du substrat germe (diamant naturel ou HPHT) qui se propagent à travers la couche CVD épitaxiée, (ii) les dislocations provenant de l’interface HPHT-CVD. Pour éliminer les défauts de la seconde origine, un traitement de surface combinant le procédé ICP-RIE (réalisée sur la face supérieure) et une gravure par plasma H2/O2 (sur les faces latérales de l’échantillon) a été proposé. Des monocristaux CVD épais (> 300 μm) présentant une densité de défauts réduite (de l’ordre de 104 par cm2) ont ainsi été obtenus. Afin d’éliminer les défauts de coeur, des techniques innovantes fondées d’une part sur le masquage sélectif des défauts par des particules métalliques et d’autre part sur la macro et sur la micro-structuration de surface, ont été développées. La macro-structuration de surface a démontré la possibilité de modifier la direction de propagation des dislocations vers les bords du cristal. La technique de micro-structuration ainsi que le masquage sélectif (développée et brevetée lors de cette thèse) ont montré la possibilité de faire se rencontrer les dislocations et de les annihiler, conduisant à l’inhibition de leur progression au sein du cristal CVD épitaxié
The main objective of this PhD thesis is to obtain single crystal diamond films with low dislocation density, prerequisite to their use in the field of power electronics. At first, the formation and propagation of these extended defects into single crystal diamond were studied. Two main sources of dislocations have been identified: (i) dislocations directly originating from the substrate (natural or HPHT diamond) that thread through the CVD layer, (ii) and dislocations formed at the HPHT-CVD interface. To eliminate defects of the second origin, surface treatments combining the ICP- RIE process (carried on the upper side) and H2/O2 plasma etching (on the back side and on the lateral faces of the sample) were proposed. Thus, thick CVD layers (> 300 μm) with a reduced defect density (around 104 per cm2) were obtained. To eliminate dislocations directly originating from the substrate, innovative techniques based on the one hand on selective masking of defects by metal particles and on the other hand by the macro and micro-structuration, were developed. Surface macro-structuration demonstrated the ability to change the direction of dislocation’s propagation towards the crystal edges. Selective masking (developed and patented during this PhD thesis) and micro-structuration techniques have shown the ability to reduce dislocation density by preventing them from propagating through the CVD crystal

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Oussaily, Aya. "Étude théorique et numérique des systèmes modélisant la dynamique des densités des dislocations." Thesis, Compiègne, 2021. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2021COMP2634.

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Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’analyse théorique et numérique de la dynamique des densités des dislocations. Les dislocations sont des défauts linéaires qui se déplacent dans les cristaux lorsque ceux-ci sont soumis à des contraintes extérieures. D’une manière générale, la dynamique des densités des dislocations est décrite par un système d’équations de transport, où les champs de vitesse dépendent de manière non-locale des densités des dislocations. Au départ, notre travail se focalise sur l’étude d’un système unidimensionnel (2 × 2) de type Hamilton-Jacobi dérivé d’un système bidimensionnel proposé par Groma et Balogh en 1999. Pour ce modèle, nous montrons un résultat d’existence globale et d’unicité. En addition, nous nous intéressons à l’étude numérique de ce problème, complété par des conditions initiales croissantes, en proposant un schéma aux différences finies implicite dont on prouve la convergence. Ensuite, en s’inspirant du travail effectué pour la résolution de la dynamique des densités des dislocations, nous mettons en œuvre une théorie plus générale permettant d’obtenir un résultat similaire d’existence et d’unicité d’une solution dans le cas des systèmes de type eikonal unidimensionnels. En considérant des conditions initiales croissantes, nous faisons une étude numérique pour ce système. Sous certaines conditions de monotonies sur la vitesse, nous proposons un schéma aux différences finies implicite permettant de calculer la solution discrète et simuler ainsi la dynamique des dislocations à travers ce modèle
In this thesis, we are interested in the theoretical and numerical studies of dislocations densities. Dislocations are linear defects that move in crystals when those are subjected to exterior stress. More generally, the dynamics of dislocations densities are described by a system of transport equations where the velocity field depends non locally on the dislocations densities. First, we are interested in the study of a one dimensional submodel of a (2 × 2) Hamilton-Jacobi system introduced by Groma and Balogh in 1999, proposed in the two dimensional case. For this system, we prove global existence and uniqueness results. Adding to that, considering nondecreasing initial data, we study this problem numerically by proposing a finite difference implicit scheme for which we show the convergence. Then, inspired by the first work, we show a more general theory which allows us to get similar results of existence and uniqueness of solution in the case of one dimensional eikonal systems. By considering nondecreasing initial data, we study this problem numerically. Under certain conditions on the velocity, we propose a finite difference implicit scheme allowing us to calculate the discrete solution and simulate then the dislocations dynamics via this model

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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.

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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 croissance
Zirconium 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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Madec, Ronan. "Des intersections entre dislocations à la plasticité du monocristal CFC : étude par dynamique des dislocations." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112239.

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Nous avons mis au point une simulation tridimensionnelle de la dynamique des dislocations et de leurs interactions. L'objectif est d'étudier la plasticité du monocristal CFC à partir d'une description réaliste des mécanismes physiques élémentaires qui la gouvernent. La simulation Mixte est une dynamique des dislocations à caractère de ligne discrétisé, qui permet de traiter de façon parfaitement rigoureuse les jonctions entre dislocations. En outre, elle est pourvue de conditions aux limites périodiques qui permettent d'équilibrer automatiquement les flux de dislocations entrant et sortant du volume simulé et de définir sans ambigui͏̈té la densité de dislocations. Une première application nous a conduits à étudier l'écoulement plastique dans les monocristaux CFC. Sans aucun paramètre ajustable, on retrouve la loi d'échelle de la forêt et la force globale des obstacles sécants. Nous avons ensuite cherché à dégager la contribution des différentes interactions entre systèmes de glissement. Leur force est très variable. Les interactions dipolaires sont faibles, tandis que les jonctions constituent bien, globalement, des obstacles durs. L'interaction entre systèmes primaire et dévié, qui a jusqu'ici soulevé peu d'intérêt, apparaît enfin comme étant la plus forte de toutes. Ce résultat surprenant mérite d'être étudié en détail car il est susceptible d'apporter de nouvelles réponses à des problèmes mal compris comme la formation de microstructures de dislocations organisées et le poids relatif des termes diagonaux et non-diagonaux dans les matrices d'écrouissage
A new three-dimensional simulation of dislocation dynamics and interactions bas been designed with the objective of investigating the plasticity of FCC single crystals from a physical viewpoint. In this "Mixed model" the line character is discretised into screw, edge and mixed orientations, which allows in particular to perform an accurate description of the formation and destruction of junctions between dislocations. In addition, periodic boundary conditions are included, which allows to obtain a balance of dislocation fluxes in the simulated volume and a realistic description of the dislocation densities. The first applications were concerned with plastic flow in FCC single crystals. The scaling law of the forest model and the average strength of secant obstacles were obtained without any fitting parameter. Then, the specific contribution of each different interaction between glide systems was measured. The corresponding strengths are rather uneven. Dipolar interactions are weak, while junctions constitute on the whole strong obstacles as expected. The interaction between one slip system and its cross-slipped system, which bas been largely ignored until now, appears to be the strongest. This surprising result calls for an exhaustive study. Indeed, it may bring new answers to pending questions related to the formation of patterned microstructures and the relative contribution of diagonal and cross coefficients in the hardening matrix

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Haziot, Ariel. "Mouvement des dislocations dans l’hélium-4." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066092.

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Nous avons découvert que les cristaux d'hélium-4 présentent une plasticité géante dans la limite des très basses températures si l'on élimine toutes leurs impuretés. Les cristaux d'hélium de pureté absolue ne résistent pratiquement pas au cisaillement dans une direction particulière, même sous contrainte extrêmement faible et au voisinage du zéro absolu (0,01 Kelvin). Ce phénomène est un exemple spectaculaire de plasticité car nous avons montré qu'il est une conséquence du glissement de dislocations le long des plans de base de la structure hexagonale compacte. L'amplitude de ce glissement est très grande et sans dissipation ce qui réduit l'un des coefficients élastiques d'environ 80% même sous l'effet de contraintes extrêmement faibles (1 nanobar). On notera cependant que, contrairement à la plasticité classique, il s'agit d'un effet réversible. Il disparaît dès que des traces d'impuretés s'attachent aux dislocations ou si la température augmente au-delà de 0,3 Kelvin ce qui induit des collisions entre les dislocations en mouvement et les phonons thermiques. Ce dernier phénomène nous a permis de mesurer la densité de dislocations (de 10^4 à 10^6 par cm^2) et leur longueur libre. Cette longueur est très grande (50 à 200 micron) et prouve que les dislocations sont peu connectées, vraisemblablement groupées en sous-joints de faible désorientation. Une dernière série d'expériences a mis en évidence l'existence d'une vitesse limite de déplacement des dislocations en-dessous de laquelle les impuretés suivent le mouvement des dislocations. Nous tenterons de comparer ce comportement à celui de cristaux classiques
We have shown that the shear modulus of Helium-4 single crystals is highly reduced in one particular direction if their dislocations are free to move. This "Giant Plasticity'' occurs at low enough temperature where thermal phonons disappear and probably down to absolute zero if Helium-3 impurities are suppressed. By studying single crystals with various orientations, we have identified the gliding plane of the dislocations: it is the basal plane of the hcp structure. We found no dissipation in the giant plasticity region and a linear elastic behavior for single crystals down to 10 mK and nanobar stresses. This suggests that dislocations are strings moving freely with no measurable Peierls barriers to overcome, as assumed in the Granato-Lücke theory. We have also demonstrated that the dissipation occurring at higher temperature is due to collisions with thermal phonons. It allowed us to measure precisely the dislocation densities (10^4 to 10^6 cm^-2 depending on crystal quality) and lengths (50 to 200 micron) and to show that these dislocations are grouped in sub-boundaries, consequently poorly connected. These results rule out most existing scenarios for a possible supersolidity of solid Helium-4. A last series of experiments gave us the evidence for a critical dislocation speed under which the impurities bound to the dislocations can follow their motion. A comparison with classical crystals is interesting

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Oswald, Patrick. "Dynamique des dislocations dans les smectiques A et B." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112137.

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Nous décrivons quelques expériences de plasticité qui mettent en évidence l'influence des dislocations dans les phases lamellaires smectiques A et B. Une première expérience de fluage en compression normale aux couches montre qu'un smectique A se déforme par montée des dislocations coin qu'il contient plutôt que par diffusion des molécules des bords solides vers la surface libre. Une seconde expérience, réalisée dans les mêmes conditions mais en relaxation de contraintes, révèle l'existence au-delà d'une contrainte seuil bien définie, d'une cascade d'instabilités hélicoïdales des dislocations vis. Ces résultats, confrontés aux modèles théoriques, fournissent des informations sur les dislocations : interactions élastiques, tension de ligne, énergie de coeur, mobilité. La situation est plus complexe en dilatation car survient très tôt une instabilité d'ondulation des couches suivie rapidement de la nucléation de paraboles focales. Nous décrivons cette séquence d'instabilités dans une large gamme de déformation ainsi que les anomalies mécaniques associées. Pour finir nous décrivons comment, en smectique A, les dislocations vis et les domaines focaux peuvent interagir et bloquer partiellement un écoulement parallèle aux couches. L'effet de lubrification smectique est également discuté et une méthode de mesure de la viscosité, où une des lames limitant l'échantillon est "flottante", est présentée. En smectique B, deux expériences de fluage en compression et en cisaillement sont décrites. Elles révélent une très forte anisotropie plastique de ce matériau. Nous l'analysons en termes de dislocations dans le cadre de modèles métallurgiques classiques (fluage par diffusion de lacunes et glissement activé des dislocations). Ces résultats expliquent l'existence d'une instabilité d'ondulation des couches en smectique B analogue à celle rencontrée en smectique A mais de dynamique beaucoup plus lente
We describe some plasticity experiments which point out the influence of dislocations in the lamellar phases smectic A and B. A first creep experiment in compression normal to the layers shows that in a smectic A, the distortion grows by the climb of the included edge dislocations rather than by molecular diffusion from the solid edges to the free surface. A second experiment of stress relaxation performed in the same conditions, reveals the existence, beyond a well defined stress threshold, of a sequence of screw dislocations helical instabilities. Compared with the theoritical models, these results provide information on the dislocations : elastic interactions, lime tension, core energy, mobility. In the case of dilation the situation is more complicated : an undulation instability of the layers occurs very early, it is rapidly followed by the nucleation of focal parabolae. We describe the sequence of instabilities in a large range of deformations as well as the mechanical anomalies associated to it. Finally we describe how, in a smectic A phase, the screw dislocations and the focal domains may interact and partially slow down a flow parallel to the layers. The smectic lubrification effect is also discussed and a measurement method of the viscosity, with one “floating” sample limiting slide, is presented. In a smectic B phase, two creep experiments of compression and shearing are described. They reveal a very high plastic anisotropy of this compound. We analyse it in terms of dislocations in the light of classical metallurgic models (creep by vacancy diffusion and activated dislocation glide). These results explain the occurrence of an undulation instability of the layers of a B phase, similar to what we observed in the A phase, but with much slower dynamics

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Taupin, Vincent Fressengeas Claude. "Incompatibilité de réseau et organisation collective des dislocations." [S.l.] : [s.n.], 2007. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/2007/Taupin.Vincent.SMZ0725.pdf.

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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.

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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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Fivel, Marc. "Etudes numériques à différentes échelles de la déformation plastique des monocristaux de structure CFC." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0130.

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Un modèle de comportement élasto-visco-plastique des monocristaux de structure cubique à faces centrées est développé. Les relations de comportements sont fondées sur des mécanismes physiques impliqués lors de la déformation : les mouvements des dislocations et leurs interactions. Les paramètres utilisés ont une signification physique précise et leurs valeurs numériques sont obtenues à l'aide d'identifications sur des résultats expérimentaux. Le modèle est intégré numériquement par la méthode des éléments finis puis validé sur l'essai de traction uniaxiale dont la courbe d'écrouissage à trois stades est correctement restituée. Des résultats provenant d'une échelle inférieure complètent l'analyse. A cette fin, un code numérique simulant le comportement des dislocations à l'échelle mésoscopique est utilisé. Le programme existant est amélioré tant en précision qu'en efficacité : une nouvelle expression de la tension de ligne est introduite, les effets de bords sont limités par la «méthode de la sphère» et des techniques d'accélération sont incorporées. Malgré ces nouveautés, le programme reste trop lent pour que les lois macroscopiques soient directement accessibles. Par contre, le code mésoscopique est adapté au traitement de problèmes impliquant des volumes restreints contenant peu de dislocations. Il est cependant nécessaire d'introduire préalablement une gestion des conditions aux limites. Le cas des forces images engendrées par la présence d'une surface libre est traité en utilisant le principe de superposition ainsi que des opérateurs de la théorie du contact. Cette démarche numérique est validée en la comparant à une résolution analytique. Le problème des films minces est résolu en extrapolant la méthode au cas où deux faces sont libres. La prise en compte de conditions aux limites complexes est traitée par résolutions en éléments finis. Le code mésoscopique est incorporé dans CASTEM2000 et une première application est effectuée sur l'essai de nanoindentation.

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Mariani, Jean-Luc. "Etude de l'activité recombinante des dislocations dans le silicium FZ et CZ." Aix-Marseille 3, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX30017.

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Dans ce travail nous avons mesure l'activite recombinante des dislocations dans le silicium en fonction de differents parametres: le caractere cristallographique des dislocations, leur densite de defauts geometriques, la teneur en oxygene du materiau. Pour cela, deux configurations de dislocations ont ete developpees; des nappes planes dans les echantillons (001) et des distributions homogenes de dislocations dans les orientations (001) et (111). Dans des diodes contenant ces deux configurations, ont ete realisees des mesures photoelectriques en utilisant les methodes lbic et svp. Elles ont permis de mettre en evidence une triple correlation entre les variations du photocourant, la longueur de diffusion locale et les densites de dislocations. Des experiences comprenant des observations par ebic et des mesures capacitives ont complete ces resultats experimentaux. Cette correlation nous a permis de definir une grandeur caracteristique associee aux dislocations: la vitesse de recombinaison. Nous avons constate que seules les dislocations 60#o ont une activite recombinante notable, que la vitesse de recombinaison augmente avec la temperature de nucleation des dislocations et avec la teneur en oxygene des materiaux dans lesquels elles sont developpees. Ces resultats ont ete interpretes en considerant que l'origine de l'activite recombinante des dislocations peut etre attribuee a un nombre d'accidents geometriques (doubles decrochements) plus nombreux dans les partielles 90#o que dans les 30#o. Enfin, la comparaison de la vitesse de recombinaison des dislocations mesurees dans le silicium fz et cz montre que l'oxygene est responsable d'une activite superieure des dislocations dans le silicium cz. Parmi les explications possibles de cet effet, on peut retenir un effet indirect de l'oxygene, ce dernier produisant, en precipitant sous la forme de sio#2, des obstacles au mouvement des dislocations qui prenn

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Kluender, Rafael. "Mesures en trois dimensions des distorsions cristallines par imagerie en diffraction de Bragg : application aux cristaux de glace." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00635598.

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La déformation visco-plastique de la glace est fortement anisotrope, le plan de glissement préferé étant la plan de base. Le fait que dans un polycristal chaque grain possède sa propre direction de déformation produit des incompatibilités et un champ de contrainte complexe. La déformation à été étudiée expérimentellement en mésurant la dis- tortion des plans cristallins de mono- et polycristaux de glace artificielle. Les expériences ont été réalisées à l'aide d'un faisceau synchrotron. Une nouvelle procédure éxperimental, basée sur les méthodes de l'imagerie en diffraction de Bragg, comme lumière blanche, im- agerie sur la courbe de diffraction et topographie laminaire et ponctuelle, a été dévéloppée. Les désorientations angulaires, les largeurs à mi-hauteur et les intensités intégrées ont été mésurées dans les trois dimensions spatiales de l'échantillon et avec une résolution de 50× 50 × 50µm3. Les algorithmes d'analyse de données ont été écrits pour extraire des données des résultats quantitatifs, et pour calculer les neuf composantes du tenseur de courbure ainsi que la distortion entière des plans cristallins. Les résultats ont permis d'observer les premières étappes de la déformation de la glace. Par example la polygonisation d'un grain à été observée.

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Zafrany, Michael. "Contribution à l'étude des dislocations dans InP dopé et non dopé." Toulouse, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAT0024.

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La plasticite d'inp non dope, dope soufre et arsenic est etudiee par une nouvelle technique de fluage, le fluage elementaire, dans un domaine de temperature 423-1023 k. La deformation d'inp et inp:s est observee en microscopie electronique in situ; le fonctionnement des sources de dislocations est examine. L'ensemble des resultats est exploite a l'aide des divers modeles de plasticite. La perturbation des proprietes electroniques par les dislocations est mise en evidence par photoluminescence locale

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Deschamps, Julein. "Directions de croissance et morphologie des microstructures en solidification cristalline directionnelle." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11052.

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La these porte sur les effets d'anisotropie induits par croissance d'interfacerugueuse en solidification directionnelle. Ceux-ci se manifestent notamment par des directions de croissance variables des structures et des phenomenes morpho- logiques associées importants : dissymetrie, long cortege de branchements, instabilites. Cette etude est menee dans un premier temps sur des structures homogenes avant d'^etre etendue a des situations inhomogenes. Lorsque la vitesse de croissance augmente, la direction de croissance des dendrites s'oriente depuis une direction macroscopique donnee par le gradient thermique jusqu'a une direction microscopique axée par les symetries cristallines. Leur etude experimentale exhaustive a fourni ici un grand nombre de donnees dont le traitement a revele une symetrie interne. Celle-ci conduit a la selection d'une loi d'orientation fonction du nombre de Peclet et de l'ecart entre les directions fixes macroscopique et microscopique du probleme. Une nouvelle definition de la taille caracteristique des structures a cependant permis d'exprimer l'orientation relative des dendrites en fonction du seul nombre de Peclet par une courbe devenue independante de l'angle entre les deux directions fixes. La nouvelle loi ainsi obtenue est universelle car elle est independante de l'intensite du gradient thermique, des caracteristiques d'anisotropie et m^eme de la nature de l'alliage solidifie. Enfin, l'application locale aux fronts inhomogenes des resultats obtenus sur les fronts homogenes permettent de comprendre la dynamique propre engendree par des variations de taille de structures, d'orientation et d'intensite du gradient thermique
The thesis adresses the implications of anisotropy induced by rough interface growth in directional solidification. They notably include variable growth directions and dramatic morphological effects such as asymmetry, set of very large sidebranches and instabilities. The study is first focused on homogeneous structures before being widened to inhomogeneous situations. As the growth velocity increases, the growth direction of dendrites turns from a macroscopic direction given by the thermal gradient to a microscopic direction prescribed by the crystalline symmetries. Their exhaustive experimental study has provided here a large number of data whose analysis reveals an internal symmetry. This symmetry leads to the selection of an orientation's law that is function of the Peclet number and of the angular distance between the fixed directions (thermal gradient and anisotropy). However, a new definition of the characteristic size of the growth structures has led the relative orientation of dendrites to only depend on the Peclet number and to be made independant of the angle between the two prescribed directions. This new law is universal since it is no longer parametrized by the intensity of the thermal gradient, the anisotropy features and the nature of the solidified alloy. Finally, the results obtained on homogeneous fronts are locally applied to inhomogeneous fronts. This enables the understanding of the dynamics implied by the variations of structure size, thermal gradient orientation and thermal gradient intensity

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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.

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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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François, Armelle. "Effet de la température sur la structure de coeur des dislocations dans les intermétalliques DO : aspects expérimentaux et théoriques /." Châtillon : Office national d'études et de recherches aérospatiales, 1992. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35549511z.

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Devincre, Benoît. "Simulations de la dynamique des dislocations à une échelle mésoscopique : une étude de la déformation plastique /." Gif-sur-Yvette : Service de documentation et d'édition multimédia, Commissariat à l'énergie atomique, 1993. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb357143426.

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Mariani, Gabrielle. "Interactions dislocations-défauts ponctuels dans le silicium monocristallin : quantification de l'effet de puits des dislocations sur les auto-interstitiels par diffusion de l'or." Aix-Marseille 3, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX30004.

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Dans ce travail, nous avons etudie les interactions entre les defauts ponctuels (auto-interstitiels, impuretes) et les dislocations dans du silicium monocristallin fz et cz, par diffusion d'or, en fonction de differents parametres tels que la nature cristallographique des segments de dislocation, la concentration initiale en oxygene interstitiel du materiau, le temps de deformation, et la temperature de diffusion de l'or. Pour cela, des mesures de resistance de surface (srt), de transitoires de capacite (dlts), de photoluminescence (pl) ainsi que des observations par microscopie electronique a transmission (tem) ont ete realisees. Cette etude nous a permis de quantifier l'effet de puits exerce par les dislocations sur les auto-interstitiels par la determination d'un coefficient caracteristique d'efficacite de piege gamma. Nous avons obtenu des valeurs de gamma plus importantes, d'une part pour une population de segments de dislocation uniquement de type 60, comparee a une population mixte de segments 60 et vis, et d'autre part, pour des echantillons fz compares aux echantillons cz. Pour ce type de materiau cz, nous avons constate une dependance en temperature de gamma, ainsi qu'un effet de passivation de l'intensite du spectre de photoluminescence d1-d4 lorsque le temps de deformation est prolonge. Les resultats ont ete interpretes par la difference de structure de cur des partielles 90 et 30 des dislocations etudiees. En effet, le cur des partielles 90 possede plus de liaisons pendantes que celui des partielles 30. L'influence de la concentration initiale en oxygene interstitiel sur les valeurs de gamma est due a la formation d'une atmosphere de complexes oxygenes autour de la dislocation, diminuant ainsi son effet de puits. Si cette dislocation peut s'en defaire, par montee ou par simple glissement, les valeurs de gamma peuvent etre restaurees

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Boulogne, Bruno. "Etude par microscopie électronique en transmission et spectroscopie infrarouge des défauts de réseau dans la berlinite AlPO4." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10221.

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Caractérisation du contenu en eau des cristaux de berlinite obtenus par voie hydrothermale, et mise en évidence de l'influence de l'eau sur les propriétés mécaniques. Caractérisation des défauts étendus et des dislocations mobiles dans AlPO4 par microscopie électronique en transmission et influence de l'eau sur la mobilité des dislocations

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Sqalli, Houssaini Abderrahim. "Champs thermiques et mécaniques induits par le mouvement des dislocations." Metz, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1996/Sqalli_Houssaini.Abderrahim.SMZ9605.pdf.

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Au cours de la modélisation des comportements des matériaux, il est difficile d'ignorer les processus irréversibles. Ce sont des processus faisant intervenir des déformations inélastiques ou anélastiques s'accompagnant d'une dissipation intrinsèque provoquant un échauffement du solide. Pratiquement, tout phénomène inélastique ou anélastique est lié à la propagation de défauts. L'analyse thermomécanique de tel phénomène montre que la source de chaleur peut être identifiée aux défauts mobiles créant ainsi des gradients thermiques importants. Dans ce travail, nous avons traité les effets dissipatifs et les mécanismes de couplage thermoélastique associés aux mouvements des dislocations. Les outils mis en place sont établis dans un cadre très général mais appliqués à l'étude des effets thermomécaniques de la mobilité uniforme d'une dislocation coin rectiligne dans un milieu élastique. Pour analyser les effets thermomécaniques liés aux mouvements des dislocations, nous avons utilisé le formalisme de la thermodynamique des processus irréversibles. Nous avons ainsi montré que l'existence d'une dislocation mobile dans le milieu se traduit par la présence d'une source de chaleur linéique dissipative. Cette source engendre des variations de la température qui à leur tour engendrent des déformations et des contraintes thermiques. L'analyse de ces champs montre que les couplages thermomécaniques induits par le mouvement des dislocations prises individuellement restent extrêmement faibles. Par contre, l'extension de cette étude au mouvement des dislocations prises collectivement telle que la bande de cisaillement a permis d'aboutir à des effets thermiques très importants. Par ailleurs, l'étude thermodynamique a permis d'introduire la force thermodynamique associée au mouvement de la dislocation. Le calcul de cette force, à partir des différents champs thermomécaniques induits par la présence et le mouvement de la dislocation coin rectiligne, permet d'établir que quelle que soient la vitesse propre et le rayon du cœur de la dislocation, cette force s'identifie bien à celle de peach et koehler et ne peut en aucun cas être causée par les champs thermomécaniques propres de la dislocation
In the context of the modelling of materials behaviors, it is difficult to ignore the irreversible processes. These processes are inseparably connected with inelastic or anelastic deformations and therefore with intrinsic dissipation which leads to an overheating of the solid. In practice, these deformations are associated with the propagation of the lattice defects. A thermodynamical analysis of this phenomena shows that the heat source may be represented by the motion of defects causing an important thermal gradient. In this work, we treated the dissipative effects and the thermoelastic coupling mechanisms associated with the moving dislocations. This is done in a general framework but is used to study the thermomechanical effects of the steady-state quasi-static motion of a straight edge dislocations in an elastic medium. To analyse the thermomechanical effects associated with the moving dislocations, we used the irreversible thermodynamic process. We shown that the existence of a moving dislocation in a medium behaves likes a moving and dissipative straight heat source. This source generates a thermal variations which in turn generate thermal strains and stresses. The analysis of these fields shows that the thermomechanical coupling caused by the moving dislocation remains negligible. Nevertheless, the extension of this study to a situation of a large number of dislocations like a shear band allowed to obtain an important thermal effect. Morever, the thermodynamical study permitted to introduce a thermodynamical force associated with the moving dislocation. The calcul of this force from the different thermomechanical fields introduced by the presence and movement of the dislocation allowed to establish that whatever the speed of the dislocation and the radius of her core, this force is exactly the Peach and Koehler one and it's never due to the proper thermomechanical fields of the straight edge dislocation

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Chemini, Rachida. "Analyse des mécanismes d'attrition dans un cristallisoir. Discrimination des chocs cristaux, parois par un test." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT017G.

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L'objectif de cette etude est de caracteriser le phenomene d'attrition present dans les cristallisoirs. Ce phenomene resulte de processus mecaniques tels que les collisions entre cristaux et les parois ou les pales d'un agitateur. Nous avons utilise deux produits modeles: le chlorure de sodium et le chlorure de potassium, de duretes differentes. Les mecanismes d'attrition ont ete mis en evidence dans un cristallisoir agite de laboratoire en presence d'un non-solvant (l'ethanol). L'evolution de la distribution de taille des cristaux au cours du temps mesuree par granulometrie laser fait apparaitre: un ensemble de grosses particules de taille voisine de la taille initiale des cristaux, une population de moyennes et une population de fines. Et l'evolution de la forme des cristaux mesuree par analyse d'image et par microscopie electronique a balayage a permis de discriminer trois mecanismes d'attrition: le detachement des fragments cristallins a partir du cristal parent, l'abrasion des coins et des bords et enfin la brisure qui est l'eclatement du cristal en plusieurs fragments. L'influence des parametres operatoires a ete analysee et une comparaison entre nacl et kcl a ete effectuee. Afin de prevoir les modes d'attrition les plus significatifs, nous avons developpe un test dont l'objectif est d'isoler les mecanismes de choc. Il consiste a projeter un jet de suspension a l'equilibre dans une solution saturee, contre une cible simulant la paroi ou la pale de l'agitateur

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Scandian, Cherlio. "Conditions d'émission et de multiplication des dislocations à l'extrémité d'une fissure : application au cas du silicium." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL022N.

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Les premiers stades de la déformation plastique en pointe de fissure ont été étudiés dans des monocristaux de silicium. Les premières dislocations sont émises sur des défauts du front de fissure, confirmant le caractère hétérogène de la nucléation. L'analyse par topographie aux rayons x des vecteurs de burgers des dislocations développées sous un chargement en mode mixte I + II ou I + III montre qu'il existe une relation entre les systèmes de glissement détectés et le champ de contrainte externe à longue distance dans les éprouvettes chargées en mode mixte. Ceci signifie que, selon toute vraisemblance, le choix des glissements dépend peu de la perturbation induite localement par le champ du défaut. Ensuite, on a étudié in situ sous rayonnement synchrotron la multiplication des dislocations par des expériences d'émission stimulée. Des dislocations issues de sources externes (indentations ou rayures) sont susceptibles de déclencher la formation d'une zone plastique lorsqu'elles coupent le front de fissure. Un mécanisme de multiplication en avalanche des sources fonde sur l'effet précédent est alors propose. Les sources primaires émettent un certain nombre de dislocations sur les plans de cission maximale. La croissance, en général hors d'équilibre, des zones plastiques facilite la déviation hors du plan principal et l'activation d'une source transitoire de type Frank et Read. La partie déviée stimule l'émission la ou elle coupe le front. Le phénomène se répète ensuite de proche en proche le long du front de fissure. La multiplication des sources en avalanche se traduit par un accroissement rapide de la cission moyenne, donc à une croissance rapide de la zone plastique. L’analyse des résultats fait appel aux calculs de l'interaction d'une boucle de dislocation avec une fissure dans une configuration à 3d conforme à la réalité.

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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.

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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 masque
In 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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Taupin, Vincent. "Incompatibilité du réseau cristallin et organisation collective des dislocations." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ025S/document.

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Une théorie multi-échelles des champs de dislocations dans les solides cristallins a été étudiée dans différents cas où la distribution des dislocations est telle que leur champ de contraintes internes soit significatif devant le champ de contraintes appliquées. Cette théorie couple les dynamiques des densités de dislocations statistiques et des dislocations en excès. Ces dernières accommodent les gradients de distorsion plastique et génèrent les champs de contraintes internes. Un modèle 2D a été introduit. Sa première application a été l'intermittence de la plasticité. Ce phénomène est lié aux contraintes internes, qui, associées à l'équation de transport, organisent un mouvement collectif des dislocations, sous forme d'avalanches rapides et localisées. Le modèle a ensuite décrit le fluage en torsion de la glace monocristalline. Les dislocations vis basales en excès accommodent sa déformation. Un effet de taille adoucissant lorsque le rayon est réduit et le comportement original en torsion inverse ont été interprétés. Le modèle a étudié ensuite l'évolution des structures de dislocations lors du vieillissement de monocristaux de glace déformés par fluage en compression. La relaxation des contraintes internes lors du vieillissement augmente la vitesse de fluage alors que l'annihilation des structures reste négligeable. Le modèle a enfin montré que les contraintes internes, générées lors de la propagation d'une bande de Lüders dans les aciers doux, évitent la formation d'une nouvelle bande après vieillissement si le sens de déformation est inversé. Les contraintes internes, associées à l'équation de transport, entraînent la propagation de la bande
A field dislocation theory was studied in various plasticity problems where the dislocation distribution involves internal stresses of the order of applied stress field. This theory couples the dynamics of statistical and excess dislocation densities. The latter accommodate plastic distortion gradients and generate internal stress fields. A 2D model was introduced. As a first application, it reproduced the intermittency of plasticity. This phenomenon is linked to internal stresses which, associated with transport equation, lead to a collective movement of dislocations, in the form of fast and localized avalanches. The model then described the torsion creep of ice single crystals. Excess basal screw dislocations accommodate its deformation. A softening size effect with decreasing radius and the original behavior in reversed torsion were also reproduced. The model then studied the evolution of dislocation structures during the aging of ice single crystals deformed in compression creep. Internal stresses relaxation increase creep rate while dislocation structure annihilation remains negligible. The model finally showed that internal stresses generated during the propagation of a Lüders band in mild steels avoid the nucleation of a new band after aging if the sense of straining is reversed. Internal stresses, associated with transport equation, are responsible for band propagation

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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.

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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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Mahendran, Srinivasan. "Modélisation numérique des propriétés de coeurs de dislocations dans l’Olivine (Mg2SiO4)." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R014/document.

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Il est aujourd’hui largement accepté que les mécanismes de convection mantellique dans le manteau supérieur sont reliés aux propriétés plastiques de l’olivine constituant principale du manteau supérieur. Ce minéral, un silicate de composition (Mg,Fe)2SiO4, se déforme essentiellement par glissement de dislocations de vecteurs de Burgers [100] et [001]. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons donc choisi de modéliser les propriétés de ces dislocations ainsi que les systèmes de glissement potentiels de l’olivine à partir de calculs à l’échelle atomique. L’ensemble des calculs ont été effectués à l’aide du potentiel THB1. Une fois les structures de cœurs des défauts déterminées, les paysages énergétiques associés au glissement des dislocations ont été analysés par la méthode « Nudge Elastic Band ». A basse pression, la modélisation atomique montre que les systèmes [100](010) et [001]{110} correspondent aux systèmes de glissement primaires de l’olivine. L’étude des paysages énergétiques des dislocations nous permet de plus de rationaliser les observations expérimentales de « pencil glide » reportées dans l’olivine depuis les années 70 et de proposer un mécanisme original de blocage-déblocage pour le glissement des dislocations de vecteurs de Burgers [001]. Enfin, l’application de ce type de modélisation aux conditions de pression du manteau supérieur (0-10 GPa) confirme l’existence d’un effet de durcissement de la pression sur le glissement des dislocations de vecteur de Burgers [100]
It is widely accepted that the dissipation of heat from the core to the surface of the Earth through a thermally insulating mantle is only possible by convection process. Mantle convection is responsible for a large number of geological activities that occur on the surface of the Earth such as plate tectonic, volcanism, etc. It involves plastic deformation of mantle minerals. In Earth’s interior, the outer most layer beneath the thin crust is the upper mantle. One of the most common mineral found in the upper mantle is the olivine (Mg,Fe)2SiO4. Knowledge of the deformation mechanisms of olivine is important for the understanding of flow and seismic anisotropy in the upper mantle. The experimental studies on the plastic deformation of olivine highlighting the importance of dislocations of Burgers vector [100] and [001]. In this work, we report a numerical modelling at the atomic scale of dislocation core structures and slip system properties in forsterite, at pressures relevant to the upper mantle condition. Computations are performed using the THB1 empirical potential and molecular statics. The energy landscapes associated with the dislocation mobility are computed with the help of nudge elastic band calculations. Therefore, with this work, we were able to predict the different possible dislocation core structures and some of their intrinsic properties. In particular, we show that at ambient pressure [100](010) and [001]{110} correspond to the primary slip systems of forsterite. Moreover, we propose an explanation for the “pencil glide” mechanism based on the occurrence of several dislocation core configurations for the screw dislocation of [100] Burgers vector

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Fournet, René. "Etude de la formation de structures dislocatives dans des monocristaux sous contraintes mécaniques : approches analytique et numérique." Dijon, 1994. http://www.theses.fr/1994DIJOS050.

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L’étude de la formation de structures organisées de dislocations dans des monocristaux sous contraintes mécaniques est un point fondamental dans la compréhension des processus de déformation plastique. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés a l'étude de la formation de structures dislocatives à partir de deux approches théoriques. La première consiste à utiliser un modèle de type réaction-diffusion tenant compte du mouvement des dislocations et des interactions a courte distance (annihilation, multiplication, immobilisation,). L'analyse de ce modèle, à partir de la théorie des systèmes dynamiques, a permis de reproduire des structures se rapprochant qualitativement des observations expérimentales. La seconde approche utilise les bases de la dynamique moléculaire pour simuler à une échelle mésoscopique, l'évolution d'une distribution aléatoire de dislocations à deux dimensions. Dans cet objectif, il est tenu compte des différentes forces exercées sur chaque dislocation (forces d'interactions élastiques, force externe, force de friction). Le modèle développé permet une meilleure description des propriétés individuelles des dislocations et montre la formation de structures simples comme les parois dipolaires ou les organisations cellulaires. Par ailleurs, il est possible de traduire qualitativement l'évolution de ces structures (lois d'échelles) en fonction de paramètres comme la densité de dislocations, la contrainte exercée ou encore la force de friction

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Nogaret, Thomas. "Approche multi-échelle des mécanismes de plasticité des aciers austénitiques irradiés." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0174.

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La plasticité post irradiation des aciers austénitiques a été étudiée grâce à une approche de modélisation multi-échelle. Les mécanismes d'interaction entre dislocations et défauts d'irradiation ont été observés à l'échelle nanométrique par Dynamique Moléculaire. Les simulations ont montré que les dislocations vis et coins se comportent différemment en présence de défauts d'irradiation: les dislocations vis absorbent les défauts alors que les dislocations coins les cisaillent. Cette différence de comportement a été introduite avec réalisme dans un code de Dynamique des Dislocations afin d'étudier à l'échelle du micron la formation des « bandes claires» (bandes de cisaillement sans défaut) par les dislocations mobiles. Les simulations ont permis de déterminer les mécanismes de nettoyage et d'épaississement des bandes claires et ont montré l'importance des effets collectifs entre dislocations dans la formation de ces bandes
Plasticity mechanisms in irradiated austenitic steels were studied thanks to a multi-scale modelling approach. The study at the nano scale of interaction mechanisms between dislocations and irradiation defects by Molecular Dynamics showed that edge and screw dislocations behave differently in presence of irradiation defects: screw dislocations absorb the defects whereas edge dislocations shear them. This difference of behaviour was reproduced with fidelity into a Dislocation Dynamics code in order to study at the micro scale the formation of "clear bands" (defect free shear bands) by mobile dislocations. The simulations allowed determining the clearing and broadening pro cesses of clear bands and showed the importance of collective effects between dislocations in clear band formation

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Poulain, Agnieszka. "Recherche expérimentale de la distribution de la densité électronique dans les cristaux de 4-nitro-imidazolés." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0025/document.

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Goerbig, Mark Oliver. "Etude théorique des phases de densité inhomogène dans les systèmes à effet Hall quantique." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112109.

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L'objet de cette thèse est l'étude des différentes phases solides électroniques et liquides quantiques, que l'on trouve dans des systèmes électroniques bi-dimensionnels exposés à un champ magnétique perpendiculaire. La formation de ces phases est due à la répulsion coulombienne entre les électrons restreints à un niveau de Landau partiellement rempli. Les calculs d'énergie de cette thèse permettent de comprendre des études expérimentales récentes, qui ont mis en évidence un comportement non monotone de la résistance transverse (de Hall). Cet effet est dû à des transitions multiples de premier ordre entre les phases en compétition. La déduction d'un modèle de fermions composites en interaction - les quasi-particules responsables de l'effet Hall quantique fractionnaire - permet de plus l'étude de nouvelles phases qui paraissent à fort champ magnétique. En particulier, un effet Hall quantique fractionnaire a des valeurs inhabituelles du champ a été identifié comme a manifestation d'une deuxième génération de fermions composites
The issue of this thesis is the study of the different electron-solid and quantum-liquid phases, which are found in two-dimensional electron systems under a perpendicular magnetic field. The formation of these phases is due to the strong Coulomb repulsion between the electrons of a partially filled Landau level. The energy calculations of the thesis allow one to understand recent experimental investigations, which have revealed a non-monotonic behaviour of the transverse (Hall) resistance. This effect is due to multiple first-order transitions between the competing phases. The derivation of a model of interacting composite fermions - the quasiparticles responsible for the fractional quantum Hall effect - furthermore allows for the study of new phases, which occur at high magnetic fields. Most saliently, a recently observed fractional quantum Hall effect at unusual values of the field has been identified as the manifestation of a second generation of composite fermions

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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.

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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 ordre
The 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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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.

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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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Brien, Valérie. "Étude par miscroscopie [sic] électronique en transmission des mécanismes de déformation d'un superalliage à base de nickel en fatigue oligocyclique à haute température /." Châtillon : ONERA, 1995. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb358030365.

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Lohonka, Radek. "Plasticity of the compound semiconductors at low temperatures : modelling of the uniaxial compression and indentation tests." Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0013.

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Ce travail est une contribution à l'étude de la plasticité des semi-conducteurs composés dans le domaine basse température--forte contrainte. La compression uniaxiale est simulée à partir des formalismes de Haasen-Alexander ou de Schoeck, adaptés pour des dislocations de mobilité différente, en glissement simple ou multiple. Il est impossible de décrire la plasticité en deçà d'une température critique à l'aide des lois de vitesses de dislocations disponibles, ce qui suggère un changement de mécanisme microscopique. L'effet photoplastique négatif est également abordé. La zone plastique autour d'une indentation Vickers est modélisée en considérant les expressions analytiques du tenseur des contraintes élastiques: un champ de contrainte sphérique constitue une bonne approximation. Les premiers stades de la formation de cette zone sont calculés par la méthode des éléments finis en introduisant les lois constitutives de la plasticité
This thesis deals with the plastic behaviour of compound semiconductors in the low temperature--high stress regime. Compressive stress-strain curves are calculated with models based on the formalisms of Alexander-Haasen or Schoeck extended to include simple glide/multiglide and one/three types of perfect dislocations with different mobilities. The impossibility to describe the crystal plasticity below some temperature with the available dislocation velocities data suggests a change in the controlling microscopic mechanisms. The negative photoplastic effect in GaAs is simulated. Modelling the response of the crystal to Vickers indentation is performed using elastic analytical expressions for the stress tensor: the stress distribution can be considered as nearly spherical although the plastic zone is far from it. Early stages of the formation of the plastic zone are described with the continuum crystal plasticity theory implementing the constitutive laws into the finite element method

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Ritterbex, Sebastian. "Modelling the plasticity of wadsleyite and ringwoodite : on the motion of dislocations in the Earth's transition zone." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10049/document.

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La zone de transition est située entre 410 et 660 km de profondeur dans le manteau terrestre. Bien qu'il s'agisse d'une zone assez petite en volume du manteau terrestre, son rôle peut être important pour déterminer le mode, la vigueur et l'échelle de la convection globale, par exemple par le devenir de la subduction des plaques lithospheriques. Cette convection résulte de la déformation plastique des minéraux, qui elle-même résulte du mouvement des défauts cristallins. Parmi ces défauts, les dislocations sont souvent considérées comme les agents les plus efficaces de la plasticité intracristalline. C'est pourquoi nous proposons d'étudier les mouvements des dislocations dans les principales phases de la zone de transition: la wadsleyite et la ringwoodite. Par une approche de modélisation numérique, nous avons déterminé la mobilité thermiquement activée du glissement des dislocations que l’on trouve dans les polymorphes haute-pression de l'olivine. A partir de l'échelle atomique, nous avons modélisé les propriétés de coeur des dislocations. La déformation plastique est formulée en rendant compte de la dépendance intrinsèque du taux de déformation sur la mobilité des dislocations. Pour mieux comprendre les mécanismes de fluage dans la wadsleyite et la ringwoodite en conditions naturelles, on a utilisé les résultats précédemment définis sur le glissement que l’on a combiné avec la mobilité des dislocations en montée. Les résultats montrent que le glissement des dislocations est inefficace par rapport au fluage par montée dans des minéraux majeurs de la zone de transition. Cela suggère l'importance potentielle du fluage par montée, ce qui rendrait la zone de transition rhéologiquement distincte du manteau supérieur
The transition zone is the region in the Earth's mantle between 410 and 660 km depth that separates the upper from the lower mantle. In spite of its small volume, it may play a role in constraining the style, vigour and scale of global mantle convection through, for instance, the fate of subducting slabs. Mantle convection is governed by plastic flow that occurs through the motion of crystal defects. Line defects or dislocations are considered to be one of the most efficient defects contributing to intracrystalline deformation. That is why in this work, we concentrate on the motion of dislocations in relation to the major phases of the mantle transition zone: wadsleyite and ringwoodite. A theoretical mineral physics approach is used to model the thermally activated glide motion of dislocations at appropriate pressure conditions in both high-pressure polymorphs of olivine. The intrinsic properties of dislocation core structures are modelled and parametrized by atomic scale calculations to take into account the effect of pressure on atomic bonding. Plastic deformation is finally described by taking into account the instrinsic strain rate dependence on the mobility of the defects.Since plastic deformation by the motion of dislocations is associated with creep, we use the above results and a climb mobility law to address the effective creep process in wadsleyite and ringwoodite under natural conditions. We show the inefficiency of dislocation glide as a strain producing deformation mechanism and suggest the potential importance of pure climb creep in the main minerals constituting the Earth's transition zone. This would imply the mantle transition zone to be rheologically distinct from the upper mantle

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Monier, Vanessa. "Etude des défauts cristallins dans le silicium par diffusion de la lumière." Aix-Marseille 3, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX30056.

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L'étude des précipités d'oxygène et des dislocations dans le silicium représente un enjeu important pour l'amélioration de la qualité des substrats SOI ou silicium. La technique LST (« Laser Scattering Tomography »), particulièrement adaptée à la densité ou la taille relativement faibles des défauts recherchés, est basée sur la diffusion de la lumière infrarouge. Ces travaux présentent les développements nécessaires de cette technique pour la mesure puis l'étude du comportement et de l'évolution des défauts. La taille des précipités d'oxygène individuels, à présent accessible, permet d'étudier leur croissance au cours du temps pour différentes températures et morphologies. L'étude des défauts étendus en fonction de la polarisation de la lumière incidente est ensuite détaillée. Le développement de la théorie de la diffusion de la lumière par les dislocations combinée aux différents développements de la technique LST permet la détermination complète du système de glissement d'une boucle de dislocation non décorée. Enfin, les mesures LST permettent de discriminer les dislocations décorées des non décorées
The on-going quality improvement of Silicon-On-Insulator wafers motivates further development of Laser Scattering Tomography (LST). This technique enables the investigation of oxygen precipitates and dislocations in silicon by means of infra-red light scattering. After evaluating the LST capability for the investigation of statistical populations of oxygen precipitates, the characterisation of individual precipitates was addressed. The size of specific oxygen precipitates was accurately monitored during their growth for different temperatures and defect morphologies. In the second part of this work, the theory of light scattering by a dislocation was adapted to the silicon case. This development combined with the tomography and polarization LST options makes it possible the complete characterisation of non-decorated dislocation slip systems. The discrimination of decorated vs. Non-decorated dislocations is also achievable by LST

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Sansal, Christophe de. "Plasticité et effet de taille dans les polycristaux à grains micrométriques : simulations mésoscopiques et modélisation." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2007. http://www.theses.fr/2007ECAP1042.

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La résistance mécanique des polycristaux augmente lorsque leur taille de grain diminue. Cela se traduit par une loi d'échelle simple, qui est donnée par la loi de Hall-Petch. L'objectif de ce travail est d'étudier ce phénomène, au niveau microstructural et à celui du polycristal massif par une modélisation multiéchelles. Dans ce but nous avons adapté une simulation de dynamique des dislocations en trois dimentions ("mM"), destinée à l'études des monocristaux CFC, à l'étude de polycristaux à tailles de grains micrométriques. En fonction des déformations croissantes, nous observons un effet de taille qui se raproche d'une loi de Hall-Petch, au fur et à meusure que la déformation intergranulaire s'homogénéise. Les évolutions microstructurales obtenues ne sont pas compatibles aves le modèle classique des empilements, mais plutôt avec les modèles basés sur le blocage des dislocations aux joints de grains. En conséquence de ces résultats, nous avons utilisé une approche alternative basée sur un modèle constitutif pour l'évolution des densités de dislocations et leur stockage aux joints de grains, qui est résolu à l'aide d'un code de platicité cristalline. La loi de Hall-Petch est retrouvée avec des valeurs numériques des contantes conformes à l'expérience. Une étude comparative des rotations et des déformations des grains dans ce modèle numérique et des simulations de dynamique des dislocations permet de discuter les forces et les faiblesses des deux approches utilisées.

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Pillon, Laurianne. "Modélisations du mouvement instationnaire et des interactions de dislocations." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066353.

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Анотація:

Dans le but d'étendre le domaine d'utilisation des simulations de la Dynamique des Dislocations aux grandes vitesses de déformation, nous avons construit une équation du mouvement pour décrire le mouvement instationnaire des dislocations et leurs interactions. La clé pour définir cette équation réside dans la prise en compte du réarrangement progressif des champs via la propagation d'ondes depuis la dislocation. Ce mécanisme se traduit dans l'équation du mouvement par une force inertielle et par un retard dans la force d'interaction entre dislocations dû au temps mis par une onde pour se propager d'une dislocation à une autre. Une validation des modèles proposés a été réalisée en utilisant la méthode Peierls-Nabarro-Galerkin, une méthode de type éléments finis permettant une description exacte du mouvement instationnaire des dislocations. Enfin, une loi permettant de prévoir le domaine d'influence des effets dynamiques a été mise en place dans le cadre d'une interaction dipolaire

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Perrin, Camille. "Etude expérimentale et modélisation des microstructures de déformation plastique intragranulaires discrètes." Thesis, Metz, 2010. http://www.theses.fr/2010METZ030S/document.

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Анотація:

L’amélioration des techniques de caractérisation (EBSD, MET, AFM) permet actuellement une meilleure compréhension des mécanismes plastiques intra-granulaires pour des poly-cristallin déformé. Les observations expérimentales montrent que les processus de plastification sont fortement hétérogènes et intermittent à l’intérieur des grains. Les modèles micromécaniques à champs moyens développés ces dernières décennies ne considèrent pas proprement les hétérogénéités intra-granulaires du glissement plastique. Or il est aujourd’hui démontré (simulations de Dynamique des Dislocations Discrètes par exemple) que la prise en compte de l’auto-organisation des dislocations à l’intérieur des grains est fondamentale pour mieux comprendre et expliquer les effets de taille de grains sur le comportement mécanique des polycristaux. Dans cette étude, deux approches complémentaires ont été développées : Une approche théorique qui consiste aux calculs des champs élastiques (contrainte interne et rotation de réseau) dus à une distribution discrète de boucles de dislocations contraintes par le joint de grains, et une approche expérimentale dont le but est de caractériser quantitativement les longueurs caractéristiques (espacements inter-bandes, et niveau de plasticification dans les bandes) pour des polycristaux à plusieurs tailles de grains se déformant plastiquement et de mesurer les rotations de réseau locales associées (mesure EBSD de désorientation de réseau cristallin) en vue de les comparer au champs de rotations élastiques calculés par le modèle. Le modèle a également été étendu pour permettre l’étude à des microstructures plus complexes, comme par exemple, les cellules de dislocations
The improvement of the materials characterization techniques in the last years has given access to new important information about the microstructure of polycrystalline metals. From experimental studies of deformed polycrystals, plastic strain within grains is known to be strongly heterogeneous and intermittent. As a consequence of the collective motion of dislocations, sample surfaces are indeed characterized by the presence of slip lines and slip bands (as slip traces). In the present study, a new micromechanical approach is developed to derive the mechanical fields (stresses, distortion, lattice curvature, elastic energy) arising from the presence of an inelastic strain field representing a typical internal "microstructure" as the one observed during the plastification of metallic polycrystals. This "microstructure" is due to the formation of discrete (spatial-temporal) intra-granular plastic slip heterogeneities which are modelled using discrete distributions of circular glide dislocation loops for a grain embedded in an infinite elastic matrix. Then, field equations have been solved using the method of Fourier Transforms. In contrast with the mean field approach based on the Eshelby formalism, it is then found that stress and lattice curvature fields are not more uniform inside the grain. A grain boundary layer actually appears where strong gradients occur and whose thickness depends on the introduced internal lengths. These results are compared with experimental measurements of local lattice rotation fields obtained by orientation imaging mapping (OIM). The model is able to capture different behaviours between near grain boundary regions and grain interior. The model was also develop to allow the study of more complex microstructures like the dislocation cells

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Putero, Magali. "Premiers stades de la relaxation plastique dans les hétérostructures à très faible désaccord de paramètre." Aix-Marseille 3, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX30009.

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Cette etude porte sur les premiers stades de la relaxation plastique dans les heterostructures gaas/ge, sige/si et gainas/gaas orientees (001) et a tres faible desaccord de parametre (<0. 3%). Ces heterostructures ont ete caracterisees par topographie x (xrt) et diffraction des rayons x en haute resolution (hrxrd). La variation du desaccord de parametre avec la temperature peut influencer le debut de la relaxation et la longueur des dislocations de desaccord (dd) ; nous avons montre que ce desaccord reste constant pour le systeme gaas/ge entre 25c et 400c. Les resultats experimentaux montrent que les couches epitaxiees presentent une forte metastabilite qui depend des conditions de croissance, et en particulier de la cinetique du refroidissement dans les couches de gaas ; cette dependance pourrait etre liee au temps de reorientation necessaire pour que les segments emergeants deviennent glissiles. La relaxation est progressive et reste globalement faible (<15%). Les premieres sources activees sont les dislocations originaires du substrat. Les fautes d'empilement sont impliquees dans la nucleation des dd dans les couches de gaas et le substrat ge subit une deformation plastique. Le glissement devie des dd est relativement frequent et repete ; il pourrait etre favorise par l'interaction surface-segment emergeant. De plus, les interactions entre segments emergeants et entre un segment emergeant et une dd qui lui est perpendiculaire peuvent retarder la relaxation. Les calculs des forces d'interaction entre deux dd paralleles montrent que la relaxation devient tres limitee des que le taux de relaxation depasse 70%, quel que soit le desaccord de parametre. Enfin, ce travail a permis de quantifier les limites d'utilisation de la xrt et de la hrxrd.

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Deghoul, Ferhat. "Etude expérimentale et théorique des ions Cr4+ et Mn5+ dans des cristaux à potentialité laser." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10181.

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Notre travail constitue une etude experimentale et theorique des proprietes spectroscopiques des ions cr#4#+ et mn#5#+ dans un environnement cristallin de symetrie tetraedrique ou quasi-tetraedrique. Ces ions en se substituant a des ions de taille analogue dans des sites tetraedriques donnent une luminescence dans le proche infrarouge. Dans le volet experimental, la spectroscopie de base (absorption, emission, declins de fluorescence) de quelques systemes dopes cr#4#+ ou mn#5#+ est rappelee lu#3al#5o#1#2 et (sr, ca)gd#4(sio#4)#3o dopes cr#4#+ et sr#5(vo#4)#3f dope mn#5#+ avec une interpretation selon les diagrammes de tanabe-sugano. Une part importante de cette etude experimentale est consacree a l'etude du phenomene d'absorption dans l'etat excite pour les systemes linbgeo#5 et lu#3al#5o#1#2 dopes cr#4#+ et sr#5(vo#4)#3f dope mn#5#+. Une etude du phenomene de la saturation d'absorption du systeme lu#3al#5o#1#2 dope cr#4#+ pour le declenchement passif d'un laser yag : nd a 1. 06 m est egalement realisee. La partie theorique est consacree a l'application de la methode de la fonctionnelle de la densite (dft) pour calculer les energies des transitions mises en jeu dans les cristaux dopes etudies experimentalement et modelises par les deux agregats tetraedriques (cro#4)#4#- et (mno#4)#3#-. Nous avons en particulier etudie l'influence de la distance metal-ligand ainsi que la distorsion angulaire par rapport a un tetraedre parfait, sur les energies des deux premiers etats excites (#1e(e#2) et #3t#2(et#2)) des deux complexes precedents.

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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.

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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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Arizmendi, David. "Simulation numérique par la méthode des éléments finis, de la déformation plastique des cristaux à structure cubique centrée en utilisant un modèle basé sur les mécanismes physiques de la plasticité cristalline." Paris 13, 1999. http://www.theses.fr/1999PA132052.

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Un code de calcul, basé sur la méthode des éléments finis, des grandes transformations élastoviscoplastiques de monocristaux à structure cubique centrée a été développé pour analyser et prédire l'hétérogénéité de la déformation de ces matériaux. L’élasticité anisotrope et les particularités des micro-mécanismes du glissement plastique de la structure (c. C. ) Ont été pris en compte. La loi de comportement utilise une approche similaire à celle proposée par C. Teodosiu et al. Pour la structure c. F. C. . Les variables internes de ce modèle sont les densités de dislocations. La loi d’écoulement est une loi viscoplastique du type loi puissance. L’écrouissage est décrit par une composante thermiquement activée caractéristique de la friction de réseau et par une composante qui représente l’écrouissage forêt. L'objectif de cette étude est : i) la proposition dans le cadre de la mécanique des milieux continus et de la plasticité cristalline d'une loi élastoviscoplastique adaptée aux monocristaux à structure c. C. ; ii) l'identification dans le cas du fer des paramètres du modèle, à partir d'essais expérimentaux recueillis dans la littérature ; iii) la validation de cette loi de comportement, par comparaison entre les données expérimentales obtenues a partir d'un essai de traction uniaxiale in situ à l’intérieur d'un microscope électronique à balayage (m. E. B. ) d'un monocristal de fer et les résultats numériques obtenus par des simulations, utilisant le modèle proposé et identifié, par la méthode des éléments finis de ce même essai mécanique ; iv) l'application de ce modèle, en réalisant des simulations numériques d'essais de traction uniaxiale d’agrégats a petits nombres de grains pour analyser l'influence de la distribution spatiale des orientations sur le comportement global et local et l'influence des grains voisins sur le comportement d'un grain.

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Loumaid, Abdellah. "Contribution à l'étude des défauts dans les solides moléculaires cas du naphtalène monocristallin : figures d'attaque hétérodiffusion du naphtol-2." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10526.

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Dans le cadre de l'etude des defauts cristallins dans les solides moleculaires, des series de monocristaux de naphtalene de purete controlee ont ete prepares; de nouvelles methodes de figures d'attaque destinees a reveler les dislocations ont ete mise au point : des piqures ont ete obtenues sur trois faces cristallographiques differentes; ceci a permis l'obtention de deux resultats importants : la mise en evidence de l'influence des impuretes sur la diffusion en volume du naphtol-2 dans le naphtalene; la determination complete du tenseur d'heterodiffusion du naphtol-2 dans le naphtalene monocristallin pur a 343k

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Bougrioua, Fatiha. "Contribution à létude des propriétés structurales et diéléctriques des phases liquides cristallines TGBA et TGBC." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10159.

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Le travail concerne les structures et propriétés électriques de nouvelles phases liquides cristallines, tgba et tgbc. Ce sont des smectiques chiraux dont la torsion est due a des joints de grains constitues de parois de dislocations vis. Les variations thermiques de l'helicite ont été mesurées optiquement dans toutes les phases hélicoïdales : tgba et tgbc, cholesterique n*, ainsi que smectique sc*. L'étude met en évidence des comportements en relation directe avec la nature des phases ou des transitions de phases. Dans les phases tgb, il apparaît que, comme le pas hélicoïdal, la distance séparant les joints de grains subit d'importantes variations. Les propriétés diélectriques des phases tgb ont été étudiées. Un modèle théorique d'analyse a été développe dans deux configurations : champ électrique parallèle a l'axe hélicoïdal, puis perpendiculaire a celui-ci. La première géométrie a été atteinte expérimentalement dans les deux phases tgb. Un mode mou (effet d'inclinaison moléculaire dans les couches smectiques) agit en phase tgba, tandis qu'un mode de Goldstone (effet de rotation azimutale) existe en phase tgbc. La seconde géométrie a été atteinte uniquement en phase tgbc ; les résultats obtenus, en accord avec la modélisation, s'interprètent comme une combinaison d'un mode mou et d'un mode de Goldstone résiduel. Les modes de relaxation des phases tgb sont fortement atténués par rapport à ceux des phases smectiques chirales classiques sa et sc*. Ces différences résultent d'ancrage des molécules aux joints de grains. L'atténuation est d'autant plus forte que le pas hélicoïdal est faible. Les variations thermiques des modes en phases tgb s'expliquent ainsi par celles de la distance entre joints de grains. La force de l'ancrage a pu également être estimée. En outre, l'étude des fréquences de relaxation a permis l'analyse du comportement en toutes phases de la viscosité rotationnelle.

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Hildenbrand, Alain. "Recristallisation dynamique dans les matériaux cubiques centrés : simulation et application à sa mise en évidence dans les bandes de cisaillement adiabatique." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/Hildenbrand.Alain.SMZ9839.pdf.

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La recristallisation dynamique est un phénomène qui apparait au cours de la déformation plastique à haute température. Son intérêt est qu'elle modifie la taille, la forme et l'orientation des grains. Nous la retrouvons, sous certaines conditions, lors des procédés de mise en forme à chaud (laminage, emboutissage), lors de déformations à vitesses très élevées (bandes de cisaillement adiabatique) ou encore dans les glaciers et les roches. Il est donc essentiel de pouvoir prédire l'apparition et le développement d'un tel phénomène. L'outil de simulation que nous avons développé est basé sur un code auto-cohérent utilisant le transfert de volume. La comparaison des simulations avec les expériences menées sur l'acier Ti IF nous a permit de le valider. Cette étude a, par ailleurs, mis en évidence l'influence du paramètre [alpha] qui permet de calibrer la loi d'interaction du modèle auto-cohérent sur les éléments finis, ainsi que des paramètres tels que le type de recristallisation, le pavage de l'espace d'Euler, ou le type de modèle de calcul (Taylor ou auto-cohérent). La partie expérimentale fut la mise en évidence de cette recristallisation dynamique au sein des bandes de cisaillement adiabatique. Pour cela, l'utilisation du MEB (Microscope Électronique à balayage) et de l'EBSD (electron back-scatter diffraction), nous ont permis d'étudier la texture dans des zones très étroites. La comparaison des ODFs avec les simulations précédemment faites permettent de juger de l'occurrence ou non de la recristallisation. Les simulations effectuées en parallèles nous permettent de mieux comprendre quel peut être son rôle dans la propagation de la bande de cisaillement adiabatique
The dynamic recrystallization (DRX) occurs during plastic deformation at high temperatures. Its interest is in the modification of the shape, the size and the orientation of the grains. It takes place under certain conditions, i. E. During hot forming processes (rolling, deep drawing) or when the strain rate is high (in adiabatic shear bands) or even in rocks and ice. It is therefore essential ta be able to predict the occurrence and the development of this phenomenon. The simulation too1, which was developed, is based on a self-consistent code, which uses the volume transfer scheme. This approach has been validated by the comparison between simulations and experiments carried out on a Ti IF steel. A scalar parameter [alpha] which was based on finite element results, has been introduced into the self-consistent interaction law. By varying ex, a parametric study has been carried out. The effect of other parameter, like the type of recrystallization (Orientcd nucleation and growth or Selective growth), the Euler space discretisation and the boundary conditions (Self-consistent or Taylor model) were also studied. The experimental part is about the verification of Occurrence of DRX in adiabatic shear bands. The SEM (Scanning Electronic Microscope) and the EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) were employed to study the crystallographic textures in a narrow zone which is the shear band. The comparisons of the experimental textures with previous simulations prove the occurrence of DRX. The results obtained in simulations are useful in the understanding of the propagation of adiabatic shear bands

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Kraych, Antoine. "Modélisation à l’échelle atomique du rôle des dislocations dans la déformation de la bridgmanite." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10091/document.

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La déformation des roches du manteau terrestre contrôle les mécanismes de convection du manteau, qui se manifestent à notre échelle par les séismes, les volcans ou encore la tectonique des plaques. Cette étude propose une détermination de la mobilité des dislocations, et de leur rôle dans la déformation plastique de la bridgmanite, principal constituant du manteau terrestre. La structure des dislocations à l’échelle atomique détermine leur capacité à se déplacer dans un cristal, et donc à déformer le matériau. Nous accédons à la structure de ces défauts aux pressions du manteau, en les modélisant à l’échelle atomique dans des calculs de statique moléculaire. Le mécanisme de glissement thermiquement activé des dislocations dans la bridgmanite, par nucléation de doubles décrochements, est évalué en couplant un modèle continu aux propriétés fondamentales des dislocations déterminées numériquement. Ces résultats permettent d’accéder à la vitesse de glissement des dislocations aux pressions et températures du manteau terrestre. Le modèle est capable de reproduire les niveaux de contraintes soutenus par la bridgmanite lors d’expériences de déformation en laboratoire. Le modèle est également capable d’estimer l’efficacité du glissement des dislocations aux conditions du manteau, et nous permet de discuter de sa pertinence dans le cadre de la déformation du manteau terrestre
Heat transfer through the mantle is carried by convection, which involves plastic flow of the mantle constituents. In this study, we model the mobility of dislocations, and their role in the plastic deformation of bridgmanite, the most abundant constituent of the lower mantle. The dislocation structures at the atomic scale control their mobility, and hence their influence on the material’s deformation. We determine the structure of dislocations at pressure relevant for the lower mantle, by modeling these defects at the atomic scale with molecular static calculations. The thermally-activated mechanism of dislocation glide in bridgmanite, the kink-pair nucleation, is assessed by coupling a continuous model to the fundamental properties of dislocations. These results allow to estimate the glide velocity of dislocations, as a function of pressure and temperature. The model is able to reproduce the yield stress measured in laboratory deformation experiments. The model is also able to estimate the stress level needed to deform bridgmanite by dislocation glide at mantle conditions, and allows us to discuss their role in the deformation of the Earth’s lower mantle

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Metsue, Arnaud. "Modélisation des structures de coeurs des dislocations dans les minéraux du manteau terrestre à l’aide du modèle de Peierls-Nabarro." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10001/document.

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La déformation plastique des minéraux des roches mantelliques joue un rôle-clé dans les phénomènes de convection globale à l’intérieur de la Terre. Cependant, les mécanismes de déformation des minéraux sont encore mal compris. Généralement, la déformation plastique est assurée par le mouvement des dislocations qui sont des défauts linéaires du cristal. La mobilité des dislocations est déterminée par la structure de coeur des défauts. Le modèle de Peierls-Nabarro auquel nous avons recours est un concept fondamental qui décrit la résistance qu’oppose le cristal au mouvement des dislocations au travers du calcul de la contrainte de Peierls et qui fournit également l’étalement du coeur de la dislocation dans le cristal. Développé il y a plus d'un demi-siècle, ce modèle connut un regain d’intérêts dans les années 70 avec l’introduction du concept de fautes d’empilement généralisées qui permet une description plus générale des coeurs de dislocations. La détermination de ces fautes consiste à calculer ab initio ou à l’aide de potentiels empiriques des barrières d’énergie associées au cisaillement d’un plan cristallographique donné dans une, deux ou toutes les directions. L’étude menée durant cette thèse s’est portée sur la détermination des structures de coeur des dislocations de la phase post-perovskite présente à la base du manteau mais également de la wadsleyite, de la forsterite et du diopside, trois minéraux majeurs entre la croûte et 520km de profondeur. L’utilisation du modèle de Peierls-Nabarro unidimensionnel dans un premier temps a été étendue aux trois dimensions de l’espace dans le but de modéliser des structures de coeur de dislocations de plus en plus complexes
Plastic deformation of minerals in rocks plays an important role in the global convection of the Earth’s mantle. However, the deformation mechanisms of minerals are not well-known. In general, plastic deformation is due to the dislocation motion. The dislocations are linear defects of the crystal. The mobility of the dislocation is governed by the dislocation core structure.Here, we used the Peierls-Nabarro model that is a theoretical model to address the issue of dislocation core modelling. This model provides also the lattice friction of the crystal against the dislocation motion through the calculation of the Peierls stress. Developed more than 50 years, the model has a great interest since the 70’s with the introduction of the generalized stacking fault (GSF) concept that provides a general description of the dislocation core. The determination of the GSF consists in the calculations of energy barriers associated with the shearing of the crystal in a crystallographic plane in one or more directions. In this study, we have determined the dislocation core structures of the post-perovskite phase present at the core-mantle boundary and of the wadsleyite, diopside and forsterite, major minerals from the crust to 510Km deep. We used the one-dimension formulation of the Peierls-Nabarro model in a first time that has been extended to three dimensions in order to model much more complex dislocation cores

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Дисертації з теми "Dislocations dans les cristaux – Densité"

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