Modélisations à l'échelle atomique: Monte Carlo et dynamique moléculaire (resp. M. Fèvre).

Lorsqu'on étudie un alliage, il est important de connaître son diagramme de phase, c'est-à-dire la nature et les zones de stabilité des différentes phases pouvant se développer notamment en fonction de la compoistion chimique et de la température. A la nature de ces phases est souvent associé des propriétés physiques du matériau différentes (propriétés mécaniques, magnétiques, etc.). Dans ce cadre, nous utilisons des méthodes atomiques comme les simulations Monte Carlo pour calculer des diagrammes de phase. Notre principal intérêt consiste à étudier la compétation entre les effets chimiques et les effets élastiques ainsi que leur influence sur la forme de diagramme de phase d'alliages binaires massifs ou dans des sytèmes confinés du type films minces ou particules. Les études en cours concernent typiquement:

1) Effet de la taille des atomes sur la forme de diagrammes de phase d'alliages présentant des transformations de phase de type démixtion ou ordre-désordre ;

2) Prise en compte des effets élastiques de manière effective dans le cadre d'une théorie sur réseau (thèse de C. Varvenne).

Modélisations à l'échelle mésoscopique: méthode de champ de phase (resp. A. Finel, Y. Le Bouar).

Les propriétés macroscopiques des matériaux sont dépendantes de leur microstructure à l'échelle mésocopique. Dans le cas d'alliages, elle est constituée de précipités ordonnés répartis dans une matrice désordonnée. Les propriétés macroscopiques sont contrôlées par la taille des précipités, leurs corrélations spatiales et surtout, par leur résistance à la croissance. Les évolutions de la microstructure en fonction du temps, de la température et de la composition sont fortement reliés à la description des interfaces matrice/précipités (énergétique, anisotropie, élasticité,etc.). Pour modéliser ce type de phénomènes dans des alliages métalliques, nous utilisons la méthode des champs de phase. Les phénomènes que nous étudions concernent typiquement:

1) Vieillissement des super-alliages à base nickel (thèse G. Boussinot) ;

2) Les propriétés élasto-visco-plastiques dans les superalliages Ni-Al (thèse A. Gaubert) ;

3) La prise en compte des effets d'inertie dans les transformations martensitiques (thèse U. Salman).

Nanostructures de cobalt platine : approche structurale et thermodynamique (resp. Y. Le Bouar).

En raison de la forte proportion d'atomes en surface, les cristaux dont la taille caractéristique est proche du nanomètre présentent des propriétés physiques et chimiques intéressantes pour des domaines d'applications variés tels que la catalyse, l'optoélectronique, le magnétisme ou la cancérologie. L'objectif premier de cette thématique est l'élaboration de nanoparticules bimétalliques Co-Pt par ablation laser pulsée. Les paramètres expérimentaux permettent de contrôler la taille, la forme, la densité, l'environnment local ainsi que la structure des particules et donc leur propriétés physiques. Une application dans le domaine des supports magnétiques réclame par exemple des particules isolées ordonnées organisées à la surface de façon à former des monodomaines.

Ce travail se déroule en étroite collaboration avec le Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques de l'Université de Paris 7 (thèse D. Alloyeau).