Modelling and simulation of carbides in alpha-Fe alloys from first principles : alloying elements, diffusion and nucleation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Modelling and simulation of carbides in alpha-Fe alloys from first principles : alloying elements, diffusion and nucleation

Modélisation des propriétés des carbures dans les alliages de fer-alpha à partir de premiers principes : éléments d’alliage, diffusion et germination

Résumé

Low alloys steels are mainly made of iron and carbon, with additional alloying elements in low quantities. In these materials, secondary phases enriched in carbon -namely carbides- can appear. The formation of carbides can drastically change mechanical properties of steels. It may for example promote the appearance of cracks. In particular, the presence of carbides in ferritic steels used in the nuclear industry can raise some safety concerns. Cementite (Fe₃C) and the Mo₂C molybdenum carbide are two very common carbides in steels. The goal of this thesis is to investigate properties of these two carbides via modelling and computer simulations. Various methods are useful to investigate atomic-scale properties that are difficult to access experimentally. This way, we studied carbon diffusion in cementite and compared with indirect experimental data. We also quantified effects of alloying elements on cementite and Mo₂C properties. Comparisons are made with experimental data available at this time. In addition, we developed a modelling approach in order to investigate the precipitation of cementite.
Les aciers faiblement alliés sont principalement constitués de fer et de carbone, avec quelques éléments d’alliage supplémentaires en faible quantité. Dans ces matériaux, des phases secondaires enrichies en carbone -des carbures peuvent apparaître. La formation de carbures peut modifier radicalement les propriétés mécaniques des aciers. Elle peut par exemple favoriser l’apparition de fissures. En particulier, la présence de certains carbures dans les aciers ferritiques utilisés dans l’industrie nucléaire pourrait conduire à leur fragilisation. La cémentite (Fe₃C) et le carbure de molybdène Mo₂C sont deux carbures fréquents dans les aciers. L’objectif de cette thèse est d’étudier les propriétés de ces deux carbures en utilisant la modélisation et des simulations numériques. Ces méthodes permettent d’aborder des données inaccessibles expérimentalement. Ainsi, nous avons étudié la diffusion du carbone dans la cémentite et comparé nos résultats avec des données expérimentales indirectes. Nous avons également quantifié les effets des éléments d’alliage sur les propriétés de la cémentite et du Mo₂C. De plus, nous avons développé une stratégie de modélisation afin d’étudier la précipitation de la cémentite.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03565821 , version 1 (11-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03565821 , version 1

Citer

Océane Buggenhoudt. Modelling and simulation of carbides in alpha-Fe alloys from first principles : alloying elements, diffusion and nucleation. Condensed Matter [cond-mat]. Université Paris-Saclay, 2021. English. ⟨NNT : 2021UPASP139⟩. ⟨tel-03565821⟩
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