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Thèse Année : 2008

Phase field modeling of precipitation kinetic in Ni-Al, Al-Sc et Al-Zr-Sc alloys

Modélisation par champ de phase de la cinétique de précipitation dans les alliages Ni-Al, Al-Sc et Al-Zr-Sc

Julien Boisse

Résumé

In this work, the isothermal ageing in three intermetallic alloys were studied by phase field simulations. Firstly, we have shown that "inverse" Ni-Al alloys, in which precipitates are disordered and coexist with ordered matrix, reproduce the kinetic way of "direct" Ni-Al alloys. Secondly, a statistical investigation of Al-Sc alloys shows that the LSW theory doesn’t reproduce particle size distribution function for the late stages of coarsening. Also, our simulations show that the competition between chemical and elastic driving forces and interface energy is the origin of "butterfly" shape growth of the isolated Al3Sc precipitates. Finally, the phase field model was adapted to the ternary Al-Zr-Sc alloy to characterize the composition evolution of Al3(Zr,Sc) precipitates during coarsening stage. Our simulations reproduce the core-shell structure of these precipitates and confirm experiments data.
Ce travail porte sur l’étude par simulation en champ de phase du vieillissement isotherme de trois alliages intermétalliques. Nous avons montré que les alliages Ni-Al "inverses", dans lesquels les précipités sont désordonnés et coexistent avec la matrice ordonnée, reproduisent le chemin cinétique des alliages Ni-Al "directs". Une étude statistique de l’alliage Al-Sc a montré que la théorie LSW ne reproduit pas la fonction de distribution de taille de particules sur les stades de coalescence avancés. Nos simulations montrent que la compétition entre les forces motrices chimique, élastique et l’énergie d’interface est à l’origine de la croissance en forme de "papillon" des précipités Al3Sc isolés. Enfin, nous avons adapté le modèle de champ de phase pour l’alliage ternaire Al-Zr-Sc afin de caractériser l’évolution de la composition des précipités Al3(Zr,Sc) durant la coalescence. Nos simulations reproduisent la structure coeur-coquille de ces précipités observée expérimentalement.
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Dates et versions

tel-01486093 , version 1 (09-03-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01486093 , version 1

Citer

Julien Boisse. Modélisation par champ de phase de la cinétique de précipitation dans les alliages Ni-Al, Al-Sc et Al-Zr-Sc. Matériaux. Université de Rouen, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01486093⟩
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