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An improved diffusion model of pore annihilation during hot isostatic pressing of single crystals of nickel-base superalloys is proposed. The model considers dissolution of pores by emission of vacancies and their diffusion sink to low-angle boundaries. The calculation, which takes into account pore size distribution, predicts the kinetics of pore annihilation similar to experimental one.

La connaissance du diagramme de phase d’un alliage est essentielle lorsqu’on élabore un matériau à la recherche de propriétés spécifiques (tenue mécanique, résistance à la chaleur, à l’oxydation, propriétés électriques, magnétiques, etc.). Il est important de connaître la stabilité des différentes phases qui peuvent se développer dans le système et de caractériser les possibles transformations entre elles. Pour cela, une description à l’échelle atomique basée sur des calculs de structure électronique et de physique statistique est nécessaire. Les modèles utilisés dans le cadre de ces calculs dépendent de la nature des matériaux étudiés ainsi que du degré de complexité des mécanismes physiques qui s’y développent. Au-delà de la stabilité des phases, il est aussi intéressant de connaître l’évolution de la microstructure de l’alliage en fonction du temps, de la température et de la concentration. Dans cet exposé, nous regarderons particulièrement les effets de la différence de taille des atomes (effets élastiques) sur la forme de diagrammes de phases d’alliages métalliques massifs et confinés présentant des transformations de phase du type « démixtion » et de type « ordre-désordre ». L’effet de la compétition entre effets chimiques et effets élastiques sera aussi analysé. Deux méthodes numériques à l’échelle atomique sont particulièrement intéressantes pour ce type d’étude : l’approche Monte Carlo avec déplacements et la méthode des fonctions de Green sur réseau (« Lattice statics »). La première est une méthode en principe exacte. Elle permet d’aller au delà de l’élasticité linéaire lorsque les différences de taille sont importantes et permet, en principe, de reproduire d’éventuelles pertes de cohérence. La deuxième méthode se situe dans le cadre de l’élasticité linéaire et intègre les effets élastiques sous la forme d’interactions effectives (à longue portée) sur réseau. Ainsi, seuls des diagrammes de phases et des microstructures cohérents peuvent être étudiés. Son avantage réside dans la possibilité de traiter des volumes de simulation beaucoup plus importants que dans le cas des simulations Monte Carlo avec déplacements. En utilisant ces deux méthodes, nous illustrerons et analyserons l’effet de l’élasticité sur des microstructures d’alliages binaires.

La connaissance du diagramme de phase d’un alliage est essentielle lorsqu’on élabore un matériau à la recherche de propriétés spécifiques (tenue mécanique, résistance à la chaleur, à l’oxydation, propriétés électriques, magnétiques, etc.). Il est important de connaître la stabilité des différentes phases qui peuvent se développer dans le système et de caractériser les possibles transformations entre elles. Pour cela, une description à l’échelle atomique basée sur des calculs de structure électronique et de physique statistique est nécessaire. Les modèles utilisés dans le cadre de ces calculs dépendent de la nature des matériaux étudiés ainsi que du degré de complexité des mécanismes physiques qui s’y développent. Au-delà de la stabilité des phases, il est aussi intéressant de connaître l’évolution de la microstructure de l’alliage en fonction du temps, de la température et de la concentration. Dans cet exposé, nous regarderons particulièrement les effets de la différence de taille des atomes (effets élastiques) sur la forme de diagrammes de phases d’alliages métalliques massifs et confinés présentant des transformations de phase du type « démixtion » et de type « ordre-désordre ». L’effet de la compétition entre effets chimiques et effets élastiques sera aussi analysé. Deux méthodes numériques à l’échelle atomique sont particulièrement intéressantes pour ce type d’étude : l’approche Monte Carlo avec déplacements et la méthode des fonctions de Green sur réseau (« Lattice statics »). La première est une méthode en principe exacte. Elle permet d’aller au delà de l’élasticité linéaire lorsque les différences de taille sont importantes et permet, en principe, de reproduire d’éventuelles pertes de cohérence. La deuxième méthode se situe dans le cadre de l’élasticité linéaire et intègre les effets élastiques sous la forme d’interactions effectives (à longue portée) sur réseau. Ainsi, seuls des diagrammes de phases et des microstructures cohérents peuvent être étudiés. Son avantage réside dans la possibilité de traiter des volumes de simulation beaucoup plus importants que dans le cas des simulations Monte Carlo avec déplacements. En utilisant ces deux méthodes, nous illustrerons et analyserons l’effet de l’élasticité sur des microstructures d’alliages binaires.

Phase Field modelling of microstructural evolution in alloys has already a long and successful history. One of the basics of the theory is the introduction of continuous fields (concentration, long‐range order parameters) that describe the local state of the alloy. These fields have a meaning only at a mesoscopic scale. One consequence is that we can treat much larger systems than with microscopic methods such as Monte Carlo or molecular dynamics simulations. The aim of this work is to precisely analyse the status of the mesoscopic free energy densities that are used in Phase Field theories and, simultaneously, to clarify the form that the Phase Field equations should adopt.

The concept of forced alloys is explained and application examples are described. Systematic experiments with natural test pieces and by computer simulations show that, under the working conditions studied (irradiation, crushing, cyclic loading), the alloy may reach a stationnary configuration. Among the parameters controlling this process, the working intensity is of particular importance. The introduced concepts are applied to the study of the wear behaviour of fast train wheels (TGV). Wear rates and out-of-roundness are found to be proportional to this intensity.

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