Modélisation de phénomènes locaux : vers leur prise en compte dans la simulation de la cinétique d'oxydation d'un métal.
Résumé
The oxidation of metals is a complex process involving several mechanisms that take place at different length scale (macroscopic and microscopic). In this work, we try to integrate local phenomena (microscopic scale) in macroscopic models, especially to the modelling of the metal oxidation kinetics. The study is divided in two parts ; the first one based on non-equilibrium thermodynamics allows us to obtain the evolution laws of the system metal/oxyde, those were used to modelling oxidation kinetics. The second one is microscopic ; it consists in a study of the thermo-mechanical behaviour of various aluminium surfaces by molecular dynamic and the calculation of their surface energy density. We have also developed an empirical formulation for the surface free energy as a function of deformation and temperature.
La modélisation de la cinétique d'oxydation des métaux est complexe car elle conjugue des phénomènes tant macroscopiques que microscopiques. Ce travail a donc pour but d'incorporer dans des modèles macroscopiques, l'influence des phénomènes locaux (microscopiques) et plus particulièrement d'appliquer cette approche à la modélisation des cinétiques d'oxydation. Cette étude se divise en deux grandes parties, l'une macroscopique basée sur la thermodynamique irréversible permettant d'obtenir les lois d'évolution du système métal oxyde afin de les résoudre numériquement pour modéliser les cinétiques d'oxydations. La seconde, microscopique consiste en l'étude par dynamique moléculaire du comportement thermomécanique de différentes surfaces d'aluminium et du calcul de leur densité d'énergie de surface. Ceci est complété par la réalisation d'un modèle empirique permettant d'obtenir la valeur de la densité d'énergie de surface en fonction de la déformation et de la température.
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