Study of the crystallization of the Ni81B19 and (FeCr) 77B23 glasses by neutron scattering and numerical simulations
Étude de la cristallisation des verres métalliques Ni81B19 et (FeCr) 77B23 par diffusion neutronique et simulations numériques
Abstract
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Le verre métallique Ni81B19 cristallise en une seule étape par formation simultanée des phases cristallines Ni et Ni3B de type cémentite le verre métallique (FeCr) 77B23 forme de façon polymorphe la phase (FeCr). La forme des cristallites est ovoïde. Et l'amorphe est constitué d'une multitude de domaines d'un nanomètre d'extension ordonnés mais désorientés les uns par rapport aux autres. La diffusion neutronique aux petits angles met en évidence la présence d'inhomogénéités chimiques déjà présentes dans l'amorphe qui s'amplifient pendant la cristallisation. Les simulations numériques de Ni81B19 amorphe par la technique de Monte Carlo Inverse ont permis de construire des amas en excellent accord avec les partielles de Lamparter. Dans ces amas, les atomes de bore occupent soit le centre d'un tétrakaidécaèdre soit le centre d'un antiprisme d'Archimède. Ces environnements de type prismatique sont connectés les uns aux autres par des arêtes. L’ordre à courte distance (prisme de nickel autour du bore) et à moyenne distance (connexion par les arêtes) du cristal Ni3B est présent, mais pas l'ordre à longue distance. De plus, une structure amorphe présentant des inhomogénéités chimiques (zones sans atome de bore) est compatible avec les données expérimentales. Ces simulations valident le modèle du maclage chimique. En particulier, la partition des éléments aurait lieu pendant l'amorphisation ou même avant, dans l'état liquide. La cristallisation peut donc se produire sans faire appel à la diffusion à longue distance. La technique de Monte Carlo inverse sans les conditions périodiques a permis de faire croitre des cristallites au sein de l'amorphe. Les données issues de diffusion neutronique ne sont pas utilisées pour contrôler l'optimisation mais elles sont globalement reproduites