Eutectic Growth in Two-Phase Multicomponent Alloys

A theory of two-phase eutectic growth for a multicomponent alloy is presented. This theory employs the thermodynamic equilibrium at the solid/liquid interface and thus makes it possible to use standard CALPHAD databases to determine the effects of multicomponent phase equilibrium on eutectic growth. Using the same hypotheses as the Jackson Hunt theory, we find that the growth law determined for binary alloys in the Jackson Hunt theory can be generalized to systems with N elements. In particular, a new model is derived from this theory for ternary two-phase eutectics. The use of this model to predict the eutectic microstructure of systems is discussed

Segregation and precipitation in Iron-Chromium alloys during thermal ageing and irradiation

Les alliages fer-chrome présentent des comportements thermodynamiques et cinétiques particuliers liés à leurs propriétés magnétiques. La décomposition de l’alliage par vieillissement thermique a été étudiée dans cette thèse. Pour cela, un modèle cinétique de la décomposition de l’alliage à l’échelle atomique a été développé en modélisant de façon détaillée les propriétés thermodynamiques et de diffusion des espèces chimiques dans l’alliage. L’évolution des propriétés de diffusion des éléments avec la transition ferro-paramagnétique de l’alliage a en particulier été modélisée. Les décompositions simulées par ce modèle ont été comparées à des décompositions expérimentales pour une large gamme de concentrations et de températures. Cette comparaison a montré un bon accord entre les cinétiques simulées et les expériences et a permis de mettre en évidence le rôle central de la transition ferro-paramagnétique dans la cinétique de décomposition des alliages fortement concentrés en chrome. Cette étude a également montré que la diffusion des éléments à l’interface des phases est responsable de la cinétique de décomposition de l’alliage aux temps longs. Une étude de la ségrégation induite par l’irradiation au voisinage des puits de défauts a également été commencée. Pour cela, un modèle de l’évolution de l’alliage sous irradiation contenant un puits de défauts a été développé. Il a été montré, en accord avec la littérature, que pour les cas faiblement concentrés en chrome, l’alliage a tendance à s’enrichir en chrome au voisinage des puits de défauts à basse température et à s’appauvrir en chrome à haute température.Iron-Chromium alloys have a peculiar thermodynamic and diffusion behavior which is due to their magnetic properties. The alloy decomposition under thermal ageing has been studied in this thesis. An atomistic kinetic model has been performed in this aim in which we have modeled in details the chemical species thermodynamic and diffusion properties. In particular, the evolution of elements diffusion properties with the ferro-paramagnetic transition has been introduced in the model. Simulated decompositions have been compared with experiments for a large range of concentrations and temperatures. A good agreement between simulations and experiments was observed and these comparisons have highlighted the ferro to paramagnetic transition key role in the concentrated alloys kinetic decomposition. This study has also evidenced that the elements diffusion at phases interfaces is responsible for the alloy decomposition kinetic in long lasting. We have also started a study on the alloy radiation induced segregation. For that purpose, atomistic kinetic model has been performed modeling defects migration through a perfect planar sink. It have been shown, I agreement with former studies, that chromium tends to segregate in the vicinity of sinks a low temperatures and deplete at high temperature

Ségrégation et précipitation dans les alliages fer-chrome hors et sous irradiation

Iron-Chromium alloys have a peculiar thermodynamic and diffusion behavior which is due to their magnetic properties. The alloy decomposition under thermal ageing has been studied in this thesis. An atomistic kinetic model has been performed in this aim in which we have modeled in details the chemical species thermodynamic and diffusion properties. In particular, the evolution of elements diffusion properties with the ferro-paramagnetic transition has been introduced in the model. Simulated decompositions have been compared with experiments for a large range of concentrations and temperatures. A good agreement between simulations and experiments was observed and these comparisons have highlighted the ferro to paramagnetic transition key role in the concentrated alloys kinetic decomposition. This study has also evidenced that the elements diffusion at phases interfaces is responsible for the alloy decomposition kinetic in long lasting. We have also started a study on the alloy radiation induced segregation. For that purpose, atomistic kinetic model has been performed modeling defects migration through a perfect planar sink. It have been shown, I agreement with former studies, that chromium tends to segregate in the vicinity of sinks a low temperatures and deplete at high temperature.Les alliages fer-chrome présentent des comportements thermodynamiques et cinétiques particuliers liés à leurs propriétés magnétiques. La décomposition de l’alliage par vieillissement thermique a été étudiée dans cette thèse. Pour cela, un modèle cinétique de la décomposition de l’alliage à l’échelle atomique a été développé en modélisant de façon détaillée les propriétés thermodynamiques et de diffusion des espèces chimiques dans l’alliage. L’évolution des propriétés de diffusion des éléments avec la transition ferro-paramagnétique de l’alliage a en particulier été modélisée. Les décompositions simulées par ce modèle ont été comparées à des décompositions expérimentales pour une large gamme de concentrations et de températures. Cette comparaison a montré un bon accord entre les cinétiques simulées et les expériences et a permis de mettre en évidence le rôle central de la transition ferro-paramagnétique dans la cinétique de décomposition des alliages fortement concentrés en chrome. Cette étude a également montré que la diffusion des éléments à l’interface des phases est responsable de la cinétique de décomposition de l’alliage aux temps longs. Une étude de la ségrégation induite par l’irradiation au voisinage des puits de défauts a également été commencée. Pour cela, un modèle de l’évolution de l’alliage sous irradiation contenant un puits de défauts a été développé. Il a été montré, en accord avec la littérature, que pour les cas faiblement concentrés en chrome, l’alliage a tendance à s’enrichir en chrome au voisinage des puits de défauts à basse température et à s’appauvrir en chrome à haute température

Ségrégation et précipitation dans les alliages fer-chrome hors et sous irradiation

Iron-Chromium alloys have a peculiar thermodynamic and diffusion behavior which is due to their magnetic properties. The alloy decomposition under thermal ageing has been studied in this thesis. An atomistic kinetic model has been performed in this aim in which we have modeled in details the chemical species thermodynamic and diffusion properties. In particular, the evolution of elements diffusion properties with the ferro-paramagnetic transition has been introduced in the model. Simulated decompositions have been compared with experiments for a large range of concentrations and temperatures. A good agreement between simulations and experiments was observed and these comparisons have highlighted the ferro to paramagnetic transition key role in the concentrated alloys kinetic decomposition. This study has also evidenced that the elements diffusion at phases interfaces is responsible for the alloy decomposition kinetic in long lasting. We have also started a study on the alloy radiation induced segregation. For that purpose, atomistic kinetic model has been performed modeling defects migration through a perfect planar sink. It have been shown, I agreement with former studies, that chromium tends to segregate in the vicinity of sinks a low temperatures and deplete at high temperature.Les alliages fer-chrome présentent des comportements thermodynamiques et cinétiques particuliers liés à leurs propriétés magnétiques. La décomposition de l’alliage par vieillissement thermique a été étudiée dans cette thèse. Pour cela, un modèle cinétique de la décomposition de l’alliage à l’échelle atomique a été développé en modélisant de façon détaillée les propriétés thermodynamiques et de diffusion des espèces chimiques dans l’alliage. L’évolution des propriétés de diffusion des éléments avec la transition ferro-paramagnétique de l’alliage a en particulier été modélisée. Les décompositions simulées par ce modèle ont été comparées à des décompositions expérimentales pour une large gamme de concentrations et de températures. Cette comparaison a montré un bon accord entre les cinétiques simulées et les expériences et a permis de mettre en évidence le rôle central de la transition ferro-paramagnétique dans la cinétique de décomposition des alliages fortement concentrés en chrome. Cette étude a également montré que la diffusion des éléments à l’interface des phases est responsable de la cinétique de décomposition de l’alliage aux temps longs. Une étude de la ségrégation induite par l’irradiation au voisinage des puits de défauts a également été commencée. Pour cela, un modèle de l’évolution de l’alliage sous irradiation contenant un puits de défauts a été développé. Il a été montré, en accord avec la littérature, que pour les cas faiblement concentrés en chrome, l’alliage a tendance à s’enrichir en chrome au voisinage des puits de défauts à basse température et à s’appauvrir en chrome à haute température

Modeling of eutectic growth kinetics with thermodynamic couplings

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Simulation of dendritic grain structures with a Cellular Automaton – Parabolic Thick Needle model

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