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Theses Year : 2018

Plasticity of face Centered Cubic Metallic Nanoparticles

Plasticité des nanoparticules métalliques cubiques à faces centrées

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Selim Bel Haj Salah
  • Function : Author

Abstract

When characteristic dimensions decrease to nanometer, materials often exhibit different properties than those measured at higher scales. So, in terms of mechanical properties,increased resistance to plastic deformation is often reported. However, most research works in this domain focused on one dimensional systems like nanowires and nanopilars. Our knowledge concerning mechanical properties for another type of ’nano’ system, nanoparticles, are in fact much more limited. This is surprising, since they can be used in immense field of applications.The work presented here deals with the mechanical properties of spherical nanoparticles of face centered cubic metallic materials (aluminium, nickel, copper). They were conducted using molecular dynamics simulations under uniaxial compression. These last ones allow to analyze finely the mechanisms of plasticity at the atomic scale. Two main areas of study were selected :the influence of nanoparticle size and the orientation of the compression axis. Our results highlight the predominant role of contact surface geometry in the size range studied (4-80 nm) during the early stages of plastic deformation. We thus show that the latter influences the yield strength, as well as the plastic deformation mode, such as smearing.
Lorsque leurs dimensions deviennent nanométriques, les matériaux présentent généralement des propriétés bien différentes de celles mesurées aux échelles supérieures. Ainsi, concernant les propriétés mécaniques, il est, par exemple, souvent fait état d’une résistance accrue à la déformation plastique. Toutefois, une majorité des travaux dans ce domaine concerne des systèmes à une dimension, tels que les nanofils et les nanopiliers. Nos connaissances des propriétés mécaniques d’un autre type de système ’nano’, à savoir les nanoparticules, restent actuellement limitées, ce qui est surprenant en regard de leur immense champ d’applications.Les travaux ici présentés portent sur les propriétés mécaniques de nanoparticules sphériques de matériaux métalliques de structure cubique à faces centrées (aluminium, nickel, cuivre). Ils ont été conduits à l’aide de simulations de dynamique moléculaire de compression uniaxiale.Ces dernières permettent d’analyser finement les mécanismes de plasticité à l’échelle atomique.Deux axes principaux d’étude ont été retenus : l’influence de la taille des nanoparticules et géométrie de la surface de contact dans la gamme de taille étudiée (4-80 nm) lors des premiers stades de déformation plastique. Nous montrons ainsi que cette dernière influe sur la limite d’élasticité, ainsi que sur le mode de déformation plastique, tel que le maclage.
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tel-01936810 , version 1 (27-11-2018)

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  • HAL Id : tel-01936810 , version 1

Cite

Selim Bel Haj Salah. Plasticité des nanoparticules métalliques cubiques à faces centrées. Autre. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2018. Français. ⟨NNT : 2018ESMA0004⟩. ⟨tel-01936810⟩

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