Calculs par les méthodes ab initio pour l'étude des propriétés fondamentales de l'alliage Fe-Si-X (X=Mn, Zn, Cr)

Abstract

Les électrodes utilisées dans le domaine de la protection cathodique pour lutter contre la corrosion sont généralement à base d’alliage Fe -Si en présence de certains éléments d’addition. Ces électrodes trouvent diverses applications en industrie grâce à leur coût de production concurrentielle par rapport à d’autre types d’électrodes à base de matériaux nobles ou autres moins abondants. Du point de vue rentabilité et sécurité, l'industrie exige de ces électrodes en opération d'avoir une longue durée de vie. Notre étude porte sur la possibilité d’améliorer des électrodes à base de Fe-Si, par une approche fondamentale de calcul numérique basée sur les méthodes ab initio. Notre objectif est de déterminer l’effet des éléments d’additions tels que Mn, Cr et Zn sur les propriétés électroniques et structurales des composés Fe-Si-X (X=Mn, Cr, Zn) puis de tenter de trouver une corrélation possible entre les propriétés fondamentales de ces composés et la durée de vie des électrodes à base de Fe-Si-X. Les résultats obtenus pour les propriétés électroniques et structurales montrent un bon accord avec les valeurs expérimentales, validant ainsi le modèle théorique utilisé. Par ailleurs nos résultats montrent que la facilité des composés Fe-Si-X à libérer des électrons évolue dans l’ordre suivant : Mn > Cr > Zn. Cet ordre est celui trouvé pour la ténacité des électrodes, montrant que les électrodes à base de Mn confèrent une meilleure résistance à la pression hydrostatique, comparativement aux autres éléments d’addition Cr et Zn.