Modélisation atomistique de l’ancrage des dislocations dans Fe-C - IRSN - Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire
Communication Dans Un Congrès Année : 2021

Modélisation atomistique de l’ancrage des dislocations dans Fe-C

Résumé

En service, les cuves de réacteurs à eau pressurisée (REP) en acier ferritique sont soumises à des conditions extrêmes (300°C, 155 bar, irradiation,...) qui peuvent dégrader leurs propriétés à long terme. Elles subissent notamment un durcissement et une fragilisation, dus à la formation d’atomosphères de Cottrell autour des dislocations. L’objectif de cette étude est de caractériser la mobilité des dislocations dans le fer cubique centré, lorsqu’elles interagissent avec ces atmosphères. Pour cela, il est nécessaire de combiner des calculs à différentes échelles : ab initio, simulations atomistiques (statique et dynamique moléculaire), et Monte Carlo cinétique. À l’échelle atomique, les interactions entre atomes peuvent être calculées de façon simplifiée à l’aide d’un potentiel empirique. La précision des potentiels disponibles étant limitante pour cette étude, nous avons mis au point un potentiel hybride sur la base des deux potentiels les plus performants [1][2], permettant de décrire les propriétés des dislocations dans les alliages fer-carbone en accord avec les données ab initio de référence. L’utilisation de ce potentiel nous a permis d’examiner en détail l’ancrage des dislocations par une solution solide de carbone via des simulations atomistiques, montrant un fort effet ancrant des atomes de carbone les plus proches du coeur de dislocation et les plus rapprochés, pouvant conduire à des contraintes de désancrage deux fois supérieures au fer pur dans les mêmes conditions. Ce durcissement est associé à une perturbation locale du paysage énergétique de la dislocation que nous avons examiné à l’aide de calculs de barrière d’énergie sous contrainte. Une approche stochastique permet finalement de rapprocher nos calculs statiques et dynamiques, afin de décrire de façon complète la mobilité des dislocations en fonction de la présence de solutés et de la température, par la prise en compte d’effets anharmoniques. Ces résultats permettent de caractériser les évènements élémentaires de la déformation plastique -formation et propagation de double-crans- que nous intégrons désormais à un modèle Monte Carlo Cinétique, qui tient également compte des effets de diffusion du carbone aux temps longs. La mise au point de ce modèle permettra de dégager une loi de mobilité des dislocations au cours du vieillissement, permettant de se tourner vers les échelles supérieures (dynamique des dislocations discrète, approches continues).
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03513523 , version 1 (05-01-2022)

Licence

Copyright (Tous droits réservés)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03513523 , version 1

Citer

Arnaud Allera, Fabienne Ribeiro, Michel Perez, David Rodney. Modélisation atomistique de l’ancrage des dislocations dans Fe-C. PLASTICITY, PLA, Apr 2021, ONLINE, France. ⟨hal-03513523⟩
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