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Séminaire du CINaM - jeudi 23 mars 2017

jeudi 23 mars 2017 à 14H00 (Thé à 15h)

CINaM - Salle Raymond Kern

Emmanuel Clouet

Service de Recherches de Métallurgie Physique, CEA Saclay, DEN, 91 191 Gif-sur-Yvette, France

Modélisation ab initio de la mobilité des dislocations vis dans le zirconium et le titane

Le titane et le zirconium ont un comportement plastique très proche trouvant son origine dans leur structure cristallographique, hexagonale compacte, commune, ainsi que dans une structure électronique voisine. La plasticité dans ces deux métaux de transition est contrôlée par les dislocations vis de vecteur de Burgers glissant principalement dans les plans prismatiques de la maille hexagonale, avec du glissement dévié activé à suffisamment haute température vers les plans pyramidaux et les plans basaux. Une très forte dépendance de la contrainte d’écoulement avec la teneur en oxygène est également observée dans ces deux métaux.

Nous avons utilisé les calculs ab initio pour modéliser les propriétés de cœur des dislocations vis dans le titane et le zirconium et étudier leur mobilité. Ces calculs montrent que la dislocation vis peut adopter différentes configurations, se dissociant dans un plan soit prismatique, soit pyramidal, en accord avec les fautes d’empilement existant dans chacun de ces plans. Une inversion de stabilité est observée entre le zirconium et le titane, le cœur le plus stable étant prismatique dans Zr et pyramidal dans Ti. Alors que le cœur prismatique peut facilement glisser dans son plan d’habitat, le cœur pyramidal doit franchir une barrière énergétique importante pour avancer d’une vallée de Peierls. Ceci conduit dès lors à un glissement facile et confiné dans les plans prismatiques à basse température dans Zr, et à un glissement opérant par blocage-déblocage dans Ti, les événements de blocage correspondant à un glissement lent et limité dans les plans pyramidaux et les événements de déblocage à un glissement rapide sur une longue distance dans les plans prismatiques. Ceci est en parfait accord avec les observations réalisées en microscopie électronique à transmission au cours d’essais de traction in situ dans le zirconium et le titane de haute pureté.

L’étude ab initio de l’interaction avec un atome d’oxygène a ensuite été entreprise pour chacune des configurations possibles de la dislocation vis. Ces simulations mettent en évidence une forte répulsion, avec l’oxygène repoussant le ruban de faute d’empilement et conduisant ainsi à un événement localisé de glissement dévié. Le même comportement est obtenu avec les autres solutés (C, N et S) pouvant également résider dans les sites interstitiels du zirconium ou du titane.

Invitation : Céline Varvenne - Entrée libre