Study of the Mechanical Properties of Nanocrystalline Materials by Molecular Dynamics Simulations

Etude des propriétés mécaniques des matériaux métalliques nanocristallins par des simulations de dynamique moléculaire Le SMAT est un procédé de traitement de surface répandu dans le domaine industriel. Ce procédé est capable de nanocristalliser la surface de pièces traitées et produisent ainsi un durcissement local de la surface toute en conservant la ductilité du cœur du matériau. Dans ce contexte, la caractérisation des mécanismes de déformations à différentes échelles (du micron au nanomètre) est indispensable afin de créer des modèles constitutifs permettant de décrire précisément le comportement mécanique des pièces traitées. Les mécanismes de déformations de la couche nanocristalline sont assez mal compris. La densité élevée des joints de grains dans cette couche change radicalement la réponse mécanique par rapport à des grains de taille micrométrique. Pour ces raisons, la dynamique moléculaire a été utilisée pour exploiter les mécanismes de déformations des matériaux métalliques nanocristallins à l’échelle atomique.Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé une nouvelle méthode de génération des échantillons numériques nanocristallins par fusion-refroidissement d’un monocristal.Dans une deuxième partie, nous avons étudié l’effet de la taille des grains sur les propriétés mécaniques du cuivre FCC et d’une forme cristalline du titane (-Ti HCP) nanocristallins. Les mécanismes de déformations de ces matériaux ont été étudiés et caractérisés à l’échelle atomique, en lien avec les propriétés mécaniques. Finalement, l’influence du taux de déformation sur la réponse mécanique du cuivre nanocristallin a été étudiée.