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 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.