Mechanical properties of metallic glass-based Nanocomposites studied by Molecular Dynamics Simulations

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Monsieur BOGTOB Said, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : « Mechanical properties of metallic glass-based Nanocomposites studied by Molecular Dynamics Simulations».

La soutenance publique aura lieu le Samedi 03 Octobre 2026 à 10h30 à la Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, devant le jury composé de :

• Monsieur Charafi Moulay Mustapha : Professeur, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Président ;

• Monsieur Eddiai Adil : Professeur, Faculté des Sciences Ben M'Sik, Université Casablanca, Casablanca, Rapporteur ;

• Monsieur Fathi Ahmed : Maître de Conférence Habilité, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Rapporteur ;

• Monsieur Lfakir Abderrazak : Professeur, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Madame Rachid Fatimzahra : Maître de Conférence Habilité, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Examinatrice ;

• Monsieur Hassani Abdessamad : Maître de Conférence Habilité, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Examinateur ;

• Monsieur Hasnaoui Abdellatif : Professeur, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Directeur de thèse.

Résumé:

Nous avons utilisé des simulations de dynamique moléculaire (MD) pour explorer les propriétés structurelles et mécaniques des verres métalliques à base d’aluminium (Al MG) ainsi que de leurs nanocomposites (renforcés par des fibres cristallines de nickel). Les interactions entre les atomes ont été modélisées à l’aide de potentiels de type méthode des atomes incorporés (EAM), permettant une description détaillée de la structure atomique locale et de l’évolution des comportements mécaniques sous différentes conditions thermiques et de chargement.

La vitrification et la structure des Al MG sont étudiées à l’aide de plusieurs descripteurs physiques et structuraux (fonction de distribution radiale (RDF), tessellation de Voronoï (VT), paramètre de Wendt-Abraham (R), nombre de coordination (CN), etc.). Les résultats des simulations montrent que la signature de la vitrification du système se manifeste généralement par la subdivision du deuxième pic de la fonction de distribution radiale (RDF). En d’autres termes, les clusters de type <0,0,12,0> et <0,1,10,2> deviennent plus abondants à la fin du refroidissement rapide du matériau, indiquant une augmentation de l’ordre local. La température de transition vitreuse (Tg) est déterminée à partir de la variation du volume en fonction de la température. En général, les verres métalliques présentent une rupture catastrophique sous contrainte de traction.

L’ajout d’une fibre de renforcement (fibre de nickel cristallin) à la matrice de base en verre métallique d’aluminium, avec différents diamètres et fractions, conduit à une augmentation significative du module d’Young (E) et de la résistance ultime à la traction (UTS), observée avec l’augmentation du diamètre. La présence d’une interface hétérogène amorphe/cristal et l’ajustement du rayon atomique constituent les mécanismes responsables de ces améliorations des propriétés mécaniques des verres métalliques.

Enfin, cette thèse de recherche met en évidence l’importance des variables de traitement (cycle de refroidissement–chauffage) et des facteurs d’analyse microstructurale (interfaces cristal/amorphe) dans le contrôle des caractéristiques mécaniques des verres métalliques et de leurs nanocomposites. Ces résultats établissent une base solide pour le développement de matériaux avancés, combinant résistance, ductilité et stabilité à l’échelle nanométrique.

Mots-clés: Simulation de dynamique moléculaire, Verres métalliques, Cristallin, Amorphe, Nanocomposites, Propriétés mécaniques, Analyse des voisins communs, Analyse des dislocations, Propagation des fissures, Comportement à la déformation, Dynamique moléculaire.