Modélisation à l’échelle atomique du système Fe-Al-Mn-C à l’aide de modèles de paires et de calculs thermodynamiques

• Main Author: Dequeker, Jérôme
• Other Authors: Lille 1
• Language: fr
• Published: 2018
• Subjects: Modèle d’amas; 669.9
• Online Access: http://www.theses.fr/2018LIL1R009/document

Dans ce travail, des modèles d'amas sur réseau ont été développés pour modéliser le système Fe-Al-Mn-C, sur réseau Cubique Centré (CC) et Cubique à Faces Centrées (CFC). Ces modèles, ajustés sur des données ab initio, ont permis de calculer les propriétés thermostatistiques du système (en champ moyen, CVM et Monte-Carlo), dans le but de produire des diagrammes de phases.Le système a été décomposé, sur différents réseaux pour des raisons méthodologiques, et en différents sous-systèmes de chimie différente pour appréhender le problème par parties. L'influence de la base de données sur laquelle sont ajustés les modèles a été étudiée, ainsi que la contribution non configurationnelle de vibration des atomes à l'énergie libre.L'étude du modèle binaire Fe-Al sur réseau CC a permis de mettre en évidence l'effet des structures complémentaires dans la base d'ajustement, qui peuvent s'avérer indispensables. La prise en compte des phonons a un effet non négligeable sur les températures de transition mais s'avère insuffisante pour reproduire parfaitement les données expérimentales. Ces conclusions restent vraies en présence de manganèse. Les modèles quaternaires du modèle Fe-Al-Mn-C sur réseau CC montrent l'influence de la portée des paires. La mise en ordre du carbone adopte un comportement différent en présence d'interactions des atomes interstitiels entre eux. Les modèles sur réseau CFC n'ont pas permis d'aboutir à des résultats satisfaisants, notamment à cause de la difficulté à trouver une approximation valable pour l'étude de son magnétisme. === In this work, lattice models have been developped to model the Fe-Al-Mn-C system, on Body Centered Cubic (BCC) and Face Centered Cubic (FCC) lattices. These models, fitted on ab initio data, allowed to calculate thermostatistic properties of the system (with mean field, CVM and Monte-Carlo methods), in order to produce phase diagrams. The system has been decomposed, on different lattices for methodology reasons, and on sub-systems to deal with modules that depend on the chemistry. The input set database has been studied, as well as the non configurational vibration contribution to the free energy. Studying the binary Fe-Al model on a BCC lattice allowed to highlight the influence of complementary structures in the input set, which are required to obtain good models. Vibration free energy has a significative effect on transition temperatures but is not sufficient to fully reproduce the experimental results. The ordering of carbon adopts a different behavior depending on the presence or on the absence of interactions between interstitial atoms. The models on an FCC network did not lead to satisfactory results, in particular because of the difficulty to find a valid approximation for the study of its magnetism.