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

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