Etude et élaboration des verres métalliques en couchesminces par la technique Melt-Spinning

Abstract

L’état naturel des métaux et des alliages métalliques, dans les conditions standard, est un solide dans une phase cristalline. Afin de les obtenir sous forme amorphe ou vitreuse il est nécessaire de leur faire subir des traitements particuliers.Parmi les procédés d’élaboration et de transformation de ces matériaux vers cet état qui est métastable on peut citer la technique dite « Melt-spinning ». Dans cette technique, l'alliage est refroidi à de très grandes vitesses (>105 K/s) pour, faute d’éviter la nucléation, contrôler la croissance des phases cristallines dans la région du liquide surfondu entre la température de fusion et la température de transition vitreuse. Ces alliages obtenus par hypertrempe sont appelés verres métalliques et présentent des propriétés particulièrement attrayantes. Ainsi, leurs propriétés mécaniques, telle que la dureté, est de loin supérieure aux alliages classiques. La résistance à la corrosion de ces alliages est aussi très élevée. Cet état métastable présente donc un intérêt technologique pour conception et la réalisation de matériaux de hautes performances. Dans le but d'étudier les propriétés structurales et thermodynamiques de l’état vitreux de l’alliage binaire l’Al80Ni20, nous avons considéré les conditions et critères de formabilité des verres métalliques. Notre étude a montré que bien que la composition de cet alliage est prés d’un péritectique et donc ne remplit pas la condition de confusion, on peut obtenir ce matériau sous forme de verre essentiellement grâce au critère de la différence de taille entre les composants. Nous avons entrepris une étude de simulation de l’évolution structurale et themodynamique de cet alliage à l’échelle atomique. La simulation a été effectuée par la dynamique moléculaire en considérant des hypertrempes à des vitesses supérieures à 1012 K/s. La modélisation de la structure a été effectuée en considérant les interactions atomiques avec un potentiel du type « Embedded Atom Method », c'est-à-dire la méthode des atomes enfoncés. Ce choix est très important dans la simulation afin de refléter la réalité des interactions. Partant d’une température supérieure à celle du liquidus, afin d’assurer l’homogénéité du liquide, et d’une structure cristalline du type Cubique à faces centrées, nous avons suivi l’évolution des positions atomiques dans la recherche de leurs métastabilités