Influence de solutés sur la dynamique collective des dislocations

Matériaux, physique du solide Stage - Bac+4 - Influence de solutés sur la dynamique collective des dislocations - H/F L'effet Portevin-Le Chatelier (PLC) apparaît dans certains alliages métalliques lors d'essais de traction, se manifestant par des dentelures sur la courbe de traction et la propagation de bandes de déformation. À l'échelle microscopique, ce phénomène résulte de l'interaction entre dislocations et solutés interstitiels (atmosphère de Cottrell). Lorsque les solutés diffusent vers les dislocations arrêtées, ils renforcent leur ancrage, provoquant une déstabilisation de l'écoulement plastique. Ce couplage, appelé vieillissement dynamique, entraîne un écoulement plastique saccadé et des avalanches de déformation. L'étude du PLC combine mécanique, physique et métallurgie, couvrant des échelles allant de l'interaction atomique à la manifestation macroscopique. Objectifs : Analyser l'impact de la diffusion des solutés sur la dynamique collective des dislocations. Des solveurs couplant mécanique et diffusion, permettent déjà l'étude de la cinétique d'interaction entre solutés et une unique dislocation, mettant en évidence les forces de traînée induites par les solutés. Mais la restriction à une dislocation unique exclut la dynamique collective, et l'interaction mutuelle entre dislocations mobiles, obstacles et solutés. Il s'agira ici de coupler un code de diffusion à un code de dynamique des dislocations, pour aboutir dans ce cadre à une première étude de l'influence de la diffusion des solutés sur la dynamique collective. Méthodes et outils : Deux codes de simulation existants : a) un solveur en différences finies, résolvant l'équation de diffusion des solutés en présence du champ de contrainte élastique d'une dislocation ; b) un code de dynamique des dislocations par résolution de l'équation de Peierls-Nabarro dynamique, simulant des dislocations parfaites en interaction dans un cadre unidimensionnel (1D) idéalisé. Le travail consistera : 1) à coupler les codes, afin de piloter la diffusion par le champ de contrainte induit par la distribution de dislocations, puis en réinjectant l'interaction entre dislocations et solutés dans l'équation de Peierls-Nabarro dynamique. Un mécanisme d’épinglage (pinning) devra préalablement être implanté dans ce cadre. 2) à étudier par ce moyen l'impact de la diffusion sur la dynamique collective. Références : [1] Yilmaz (2011). The Portevin-Le Chatelier effect: a review of experimental findings. Sci. Technol. Adv. Mater. 12(6). [2] Aboulfadl, Deges, Choi, et Raabe (2015). Dynamic strain aging studied at the atomic scale. Acta Mater. 86, 34--42. [3] Pellegrini et Josien (2023). Shock-driven nucleation and self-organization of dislocations in the dynamical Peierls model. Phys. Rev. B 108(5). Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l’inclusion des travailleurs handicapés. Participant à la protection nationale, une enquête administrative est réalisée pour tous les collaborateurs du CEA afin d'assurer l'intégrité et la sécurité de la nation. Formation en mécanique ou en physique. Connaissances en théorie de la diffusion et de la plasticité souhaitées. Connaissances préalables en Python. Bonnes capacités d'expression écrite et orale. Maîtrise de l'anglais scientifique. Programmation Python et C++, codes fournis par l'encadrant. Prise en main des bibliothèques scientifiques existantes. Bac+4