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Diffusion and coupled fluxes in concentrated alloys under irradiation: a self-consistent mean-field approach - 14/05/08

Doi : 10.1016/j.crhy.2007.09.001 
Maylise Nastar
CEA-Saclay, Section de recherches en métallurgie physique, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France 

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Abstract

When an alloy is irradiated, atomic transport can occur through the two types of defects which are created: vacancies and interstitials. Recent developments of the self-consistent mean field (SCMF) kinetic theory could treat within the same formalism diffusion due to vacancies and interstitials in a multi-component alloy. It starts from a microscopic model of the atomic transport via vacancies and interstitials and yields the fluxes with a complete Onsager matrix of the phenomenological coefficients. The jump frequencies depend on the local environment through a ‘broken bond model’ such that the large range of frequencies involved in concentrated alloys is produced by a small number of thermodynamic and kinetic parameters. Kinetic correlations are accounted for through a set of time-dependent effective interactions within a non-equilibrium distribution function of the system. The different approximations of the SCMF theory recover most of the previous diffusion models. Recent improvements of the theory were to extend the multi-frequency approach usually restricted to dilute alloys to diffusion in concentrated alloys with jump frequencies depending on local concentrations and to generalize the formalism first developed for the vacancy diffusion mechanism to the more complex diffusion mechanism of the interstitial in the dumbbell configuration. To cite this article: M. Nastar, C. R. Physique 9 (2008).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Dans un alliage sous irradiation, le transport des atomes est contrôlé par deux types de défauts créés, les lacunes et les interstitiels. Les récents développements de la théorie de champ moyen auto-cohérente (SCMF) permettent de traiter dans le même formalisme la diffusion des lacunes et des interstitiels dans un alliage multi-composant. A partir dʼun modèle de fréquence de saut atomique, la théorie (SCMF) en déduit les coefficients phénoménologiques de la matrice dʼOnsager et les flux de matière associés. Les fréquences de saut dépendent de lʼenvironnement local par un modèle dit « de liaisons coupées », ce qui permet de prédire la grande variété de fréquences impliquées dans un alliage concentré à partir dʼun petit nombre de paramètres thermodynamiques et cinétiques. Les corrélations cinétiques sont prises en compte par un ensemble dʼinteractions effectives dépendant du temps et introduites dans une fonction de distribution du système hors dʼéquilibre. Les différentes approximations de la théorie SCMF incluent la plupart des autres modèles de diffusion. Les derniers progrès furent dʼétendre lʼapproche multi-fréquence habituellement réservée aux alliages dilués aux alliages concentrés avec des fréquences de saut qui dépendent de lʼenvironnement local et de généraliser le formalisme initialement développé pour le mécanisme de diffusion lacunaire à celui plus complexe de lʼinterstitiel dans la configuration dissociée (dumbbell). Pour citer cet article : M. Nastar, C. R. Physique 9 (2008).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Vacancy, Interstitial, Diffusion, Alloy, Irradiation

Mots-clés : Lacune, Interstitiel, Diffusion, Alliage, Irradiation


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Vol 9 - N° 3-4

P. 362-369 - avril-mai 2008 Retour au numéro
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