1er workshop international sur la thermodynamique...

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Université Batna1 Faculté des Sciences de la Matière

Laboratoire d’Etude Physico-Chimique

des Matériaux (LEPCM)

1er Workshop International sur la

Thermodynamique des Alliages Métalliques

Batna, 17-18 Novembre 2015

PREFACE

Le laboratoire d’Etudes Physico-Chimiques des Matériaux (LEPCM) et la

faculté des Sciences de la matière de l’université de Batna 1 organisent le premier

Workshop International sur la Thermodynamique des Alliages Métalliques

(WITAM’2015) à Batna (Algérie) le 17 et 18 Novembre 2510.

Ce workshop est une occasion pour les chercheurs venant de plusieurs

pays pour faire connaitre leurs domaines de recherche et leurs travaux, pour

présenter leurs résultats et pour contribuer à la promotion de la recherche dans le

domaine des matériaux en général et la thermodynamique des alliages et des

diagrammes de phases en particulier. Cette rencontre permettra également aux

participants de faire du métal et de l’alliage un thème de réflexion vu son intérêt

industriel et technologique considérable.

Nous espérons que ce workshop sera d’une importante utilité pour les

jeunes chercheurs et doctorants travaillant dans les domaines de la métallurgie, la

physique et la chimie des métaux et leurs alliages.

C’est un énorme plaisir pour les membres du laboratoire LEPCM et le

comité d’organisation d’accueillir les participants à cette rencontre scientifique et

c’est, donc, au nom de ce comité que nous leur souhaitons un agréable et

bénéfique séjour à Batna. Nous souhaitons égalemnt le plein succès au

WITAM’2015.

Le prochain workshop WITAM’2016 sera organisé à l’université Gazi

d’Ankara (Turquie) à la demande du professeur Ugur Gokay.

Pr. A. Belgacem- Bouzida Pr. Y. Djaballah

PREFACE

The Physical and Chemical Studies of Materials laboratory (LEPCM) and

the Materials Science Faculty of Batna 1 University organized the first International

Workshop on Thermodynamic of Metallic alloys (WITAM'2015) in Batna (Algeria )

on November, 17-18, 2015.

This workshop is an opportunity for researchers from several countries to

make known their research areas and their works, to present their results and to

contribute to the promotion of research in the field of materials in general and

especially in the thermodynamics of alloys and phase diagrams. This meeting will

also enable participants to make metal and alloy a theme of reflection, seen its

considerable interest in industry and technology.

We hope that this workshop will be of significant benefit to young researchers,

working in the fields of metallurgy, physics and chemistry of metals and alloys.

It is a great pleasure to the LEPCM members and the organizing committee to

welcome the participants in this scientific meeting and it is, therefore, on behalf of

this committee that we wish them a pleasant and beneficial stay in Batna. We also

wish every success to WITAM2015.

The next workshop « WITAM2016 » will be organized in Gazi University in Ankara

(Turkey) at the request of Professor Ugur Gokay.

Pr. A. Belgacem- Bouzida Pr. Y. Djaballah

Remerciements

Le comité d’organisation tient tout particulièrement à remercier pour leur soutien :

L’université de Batna

Faculté des Sciences

Dar El-Djazaria

COMPUTER LAND

GTSA

Et toutes les personnes qui se sont mobilisé pour assurer le bon déroulement de ce

Workshop.

Président d’honneur Pr. A. Dif

Recteur de l’université de Batna 1

Président du workshop Pr. A. Belgacem-Bouzida

Comité d’organisation

Président du comité d’organisation: Pr. Y. Djaballah

Membres :

Pr. E. Belbacha Dr. R. Beddiaf Mr. A. Benmechri Pr. H. Baaziz Mme. N. Ben Messaoud Dr. D. Debache Mr. A. Hidoussi Mr. A. Kerboub Dr. H. Righi Mr. A. Said Amer Pr. A. Soudani Dr. M. Smadi Mme. S. Bennoui

Comité Scientifique

Pr. M. S. Aida U. Constantine (Algérie) Pr. H. Baaziz U. Msila (Algérie) Pr. D. Bradai USTHB (Algérie) Pr. L. Bechiri U. Annaba (Algérie) Pr. E. Belbacha U. Batna (Algérie) Pr. N. Bouaouadja U. Sétif (Algérie) Pr. F. Bouharkat U. Batna (Algérie) Pr. Z. Boumerzoug U. Biskra (Algérie) Pr. A. Belgacem-Bouzida U. Batna (Algérie) Pr. M. Chahdi U. Batna (Algérie) Pr. A. Chala U. Biskra (Algérie) Pr. Z. Charifi U. Msila (Algérie) Pr. Y. Djaballah U. Batna (Algérie) Pr. F. Elhadj Hassan U. libanaise (Liban) Pr. J. M. Fiorani U. Nancy (France) Pr. B. Legendre U. Paris 11 (France) Pr. S. Madani U. Batna (Algérie) Pr. M. Medraj U. Concordia (Canada) Pr. D. Rached U. S.Belabes (Algérie) Pr. G. Uğur U. Gazi Ankara (Turquie) Pr. S. Uğur U. Gazi Ankara (Turquie)

Sommaire

Conférences plénières

B. Legendre

Université Paris Sud, France

LA CALORIMETRIE OUTIL INDISPENSABLE POUR LE CALPHAD………………………...

03

A. Belgacem- Bouzida et Y. Djaballah

Université de Batna, Algérie

MODELISATION THERMODYNAMIQUE DES DES EQUILIBRES ENTRE PHASES

POLYCONSTITUEES……………………………………………………………………………..

04

Z. Charifi, H. Baaziz B. Hamad and F.Soyalp

Université de M’sila, Algérie

FERROMAGNETIC HALF METALLIC HEUSLER ALLOYS………………………………….

05

F. El Haj Hassan

Université libanaise, Liban

CALCUL AB-INITIO DES PROPRIETES THERMODYNAMIQUE……………………………

06

M. Medraj, A. Mostafa, M. Mezbahul-Islam, D. Kevorkov, M.I. Khan, Y. Zhang, M. Aljarrah,

M.N. Khan

Masdar Institute, Abu Dhabi, UAE - Concordia University, Montreal, Canada

COMBINATORIAL APPROACH TO THE DEVELOPMENT AND APPLICATION OF

MULTICOMPONENT THERMODYNAMIC DATABASE FOR THE MG ALLOY

SYSTEMS…………………………………………………………………………………………..

07

F. Adjadj Bouharkat Université de Batna, Algérie

LES DIAGRAMMES DE PHASES TERNAIRES. ETABLISSEMENT ET INTERET

TECHNOLOGIQUE………………………………………………………………………………..

08

Z. Boumerzoug

Université de Biskra, Algérie

METALLURGIE DU SOUDAGE DES METAUX………………………………………………

09

Ateliers

Y. Djaballah

Université de Batna, Algérie

CALCUL THERMODYNAMIQUE DES DIAGRAMMES DE PHASES DES ALLIAGES

BINAIRES ……………………………………………..………………………………………….

13

H. Baaziz and Z. Charifi

Université de M’sila, Algérie

LE CALCUL AB INITIO DES PROPRIETES THERMODYNAMIQUES ………………………

14

Communications Orales

S. Ghemid,H. Meradji, F. Annane, A. Boumaza,F. El Haj Hassan

Université Badji Mokhtar, Annaba

STRUCTURAL, ELECTRONIC, OPTICAL AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF

ALAS1-XPXTERNARY ALLOYS: AN AB-INITIO STUDY………………………………………

17

M. Daamouche, S.Messaadi, H.Medouer

Université de Batna

CARACTERISATION STRUCTURALE DES ALLIAGES Fe-Ni

ELECTRODEPOSES……………………………………………………………………………….

18

F. Kali-Ali, Y. Djaballah et M. Drir

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

PREMIERE EVALUATION THERMODYNAMIQUE DU SYSTEME BINAIRE Yb-

Au…………………………………………………………………………………………………..

19

S. Lamraoui, S. Touam, H. Meradji,S. Ghemid, F. El Haj Hassan


FIRST-PRINCIPLES STUDY OF STRUCTURAL .ELECTRONIC, AND THERMODYNAMIC

PROPERTIES OF ZN1-XMGXS……………………………………………………………………..

20

H. Ghamri, Y. Djaballah, A. Belgacem-Bouzida


MODELISATION CALPHAD DES DIAGRAMMES DE PHASES DES SYSTEMES TE-TR

(TR=Ho, Eu ET Yb) ……………………………………………………………………………..

21

H. Meradji, K. Hacini, A. Boumaza,S. Ghemid, F. El Haj Hassan


FIRST PRINCIPLE CALCULATIONS OF THE STRUCTURAL, ELECTRONIC AN

THERMODYNAMIC PROPERTIES OF Cd1−xBexSe ALLOYS…………………………………..

22

H.Belkhir, R. Belkacemi, M.T. Kadri, S. Ouchène.et H. Kouarta


ETUDE DES PROPRIETES STRUCTURALES, ELECTRONIQUES, ET

THERMODYNAMIQUES DES ALLIAGES LUSXSE1-X, LUSXTE1-X…………………………….

23

H. Righi, D. Rached, Y. Djaballah, S. Ben Alia.


FIRST-PRINCIPLES STUDY OF LATTICE, ELECTRONIC ELASTIC AND THERMAL

PROPERTIES OF TbTiGe COMPOUND PbFCl-type TETRAGONAL STRUCTURE …….……

24

S. Triaa , F. Kali-Ali et M. AZZAZ

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

INFLUENCE DE LA TAILLE DES CRISTALLITES ET DES MICRODEFORMATIONS SUR

LES MESURES CALORIMETRIQUES DES ALLIAGES A BASE DE FER

NANOSTRUCTURES……………………………………………………………………………..

25

R.Beddiaf, Y. Djaballah, H. Bouderba


FIRST-PRINCIPLES PREDICTION OF A NEW HIGH PRESSURE POLYMORPH OF THE

BASI2 COMPOUND………………………………………………………………………………

26

Communications par affiche

D. Abdelkebir N. Bouzroura, A. A.Raho University of Science and Technology Houari Boumedienne

STUDY OF STRUCTURAL HARDENING IN THE SYSTEM Al-Zn BY PRECIPITATION

GUINIER-PRESTON ………………………………………………………………………………

29

T. Sahraoui, S. Messaadi


ETUDE DES CONDITIONS EXPERIMENTALES PERMETTANT L’ELABORATION DES

ALLIAGES ELECTROLYTIQUES DE TYPE NI100-X PX………………………………………….

30

L. Hamadi et S. Mansouri


L'INHIBITION DE LA CORROSION DE L'ACIER 304 EN SOLUTION ACIDE PAR

OPUNTIA FICUS INDICA (INHIBITEUR VERT)) EN UTILISANT DIFFERENTES

TECHNIQUES EXPERIMENTALES……………………………………………………………..

31

A. Kareche et L. Hamadi


ETUDE DE LA CORROSION D’UN ACIER INOXYDABLE DANS UNE SOLUTION

CORROSIVE………………………………………………………………………………………

32

D. Guendouz, H. Baaziz and Z. Charifi

Université de M’sila

INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL, ELECTRONIC, ELASTIC AND

THERMODYNAMIC PROPERTIES OF CURIUM MONOPNICTIDES: AB INITIO

CALCULATIONS………………………………………………………………………………….

33

A. Naceur, F. Adjadj, S.Baidi


RESTITUTION OF LIQUIDE MISCIBILITY GAP IN Al – Pb BINARY SYSTEM USING

CALPHAD METHOD……………………………………………………………………………..

34

F. Nemla, D. Cherrad, A. Layadi M.S.Aida


SURFACE MORPHOLOGY, STRUCTURAL AND ELECTRICAL PROPERTIES OF

ELECTRODEPOSITED FE85NI15/ITO FILMS…………………………………………………….

35

S.Noui, Z.Charifi,H.Baaziz,M.Guezlane


LA TRANSITION DE PHASE DANS LE COMPOSE NAZNP SOUS L’EFFET DE LA

PRESSION………………………………………………………………………………………….

36

F. Chouia, A. Chala

Université de Biskra

ETUDE PAR DIFFRACTION DES RX ET MEB DE L’EVOLUTION DES COUCHES Zn-Ni

ELECTRODEPOSEES SUR DE SUBSTRAT D’UN ACIER FAIBLEMENT ALLIE……………

37

S. Saad essaoud, Z. Charifi and H. Baaziz

Ecole Normale Supérieure Vieux Kouba, Alger

STRUCTURAL, ELECTRONIC, MAGNETIC, ELASTIC, AND THERMODYNAMIC

PROPERTIES OF MNX (X=BI,SB)……………………………………………………………….

38

O. Fellahi et M. Djeghlal

Ecole Nationale Polytechnique, Alger

MODELISATION DES COUCHES NITRUREES ε, γ’ …………………………………………

39

B.Amimour, M.Slimani, R.Khemici, H.Meradji, S.Ghemid

University of Annaba

AB INITIO CALCULATION OF STRUCTURAL, ELECTRONIC AND THERMODYNAMIC

PROPERTIES OF Ba1-XCaXS SEMICONDUCTING ALLOY…………………………………….

40

F.Boutaiba, M.Ferhat

University of Science and Technology of Oran

ELECTRONIC AND MAGNETIC PROPERTIES OF X1-XMNXAS (X=AL, GA, IN)

COMPOUNDS……………………………………………………………………………………..

41

I.Asfour et D.Rached

Université Djillali Liabès, Sidi Belabbes

ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS THERMODYNAMIQUES DES ALLIAGES TERNAIRES CrSi1-

xGex et CrSn1-xPbx, …………………………………………………………………………………

42

M.Guezlane, H.Baaziz , Z.Charifi , S.Noui, T.Bentersia

Batna University

A STUDY OF THE PHASE TRANSITIONS, ELECTRONIC STRUCTURES AND

THERMODYNAMIC PROPERTIES OF MG2X (X= GE, SI AND SN) UNDER HIGH

PRESSURE…………………………………………………………………………………………

43

A.Boumaza, O.Nemir, F.Oumelaz, L.Hamioud, S.Ghemid, H.Meradji, F.El Haj Hassan

University of Annaba

AB INITIO CALCULATIONS OF STRUCTURAL, ELECTRONIC, THERMODYNAMIC

AND THERMAL PROPERTIES OF ZnSexTe1-x TERNARY ALLOYS………………………….

44

H. Laâmari , E. Belbacha


ETUDE DES PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DES MATERIAUX DE REFERENCE

UTILISES DANS DIFFERENTES TECHNIQUES D’ANALYSE THERMIQUE ET DE

CALORIMETRIE…………………………………………………………………………………

45

A. Said-Amer, Y. Djaballah et A. Belgacem-Bouzida


CALCUL AB-INITIO ET OPTIMIZATION THERMODYNAMIQUE DES SYSTEMS

BISMUTH-YTTERBIUM ET BISMUTH-SAMARIUM…………………………………………

46

N. Djenane et Y. Djaballah


COUPLAGE CALPHAD-AB-INITIO POUR L’ETUDE THERMODYNAMIQUE DU

SYSTEME Co-Mg………………………………………………………………………………….

47

A. Benmechri, Y. Djaballah et A. Belgacem-Bouzida


ASSESSMENT OF THE GOLD-SCANDIUM SYSTEM………………………………………….

48

F. Soltani,H. Baaziz, Z. Charifi


L'EFFET DE LA PRESSION SUR LES PROPRIETES STRUCTURALES ET

ELECTRONIQUES DE SYSTEME BINAIRE CeX (X= S, Se,Te) ………………………………

49

A. Candan, G. Uğur, Y. Djaballah and A. Belgacem-Bouzida

Ahi Evran University

FIRST-PRINCIPLES STUDY OF STRUCTURAL, ELASTIC AND THERMODYNAMIC

PROPERTIES OF GeX2O4 (X= Mg, Zn, Cd) UNDER PRESSURE………………………………

50

A. İyigör, Ş. Uğur, Y. Djaballah and A. Belgacem-Bouzida

Ahi Evran University

INVESTIGATION OF ELECTRONIC, PHONON AND THERMODYNAMIC PROPERTIES

OF QUATERNARY HEUSLER ALLOYS CoFeTiY (Y = As ve Sb): AN AB-INITIO STUDY….

51

A.B. A. Rouabhia, B. Amrani, F. Hamdache

Centre de développement des Energies Renouvelables(C.D.E.R).Adrar

APPLICATIONS ELECTRONIC AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF MgxZn1-xO

ALLOYS FOR PHOTOVOLTAIC ………………………………………………………………..

52

S. Adouane, E. Belbacha

Batna University

HEAT TRANSFER STUDY IN BINARY ALLOYS SOLIDIFICATION: Sn-Pb, Pb-Sb…………

53

C. Hamizi et Y. djaballah


MODELISATION THERMODYNAMIQUE DES DIAGRAMMES D’EQUILIBRE DE

PHASES DES SYSTEMES BINAIRES (Cu-Ca) ET (CuYb)……………………………………..

54

M. Khalfa, H. Khachai

University of Sidi Bel-Abbes

Ab Initio Study of the electronic and thermal Properties of Full Heusler Compounds Fe2VX

(X=Al, Ga)………………………………………………………………………………………….

55

S.Benalia, D. Rached, H. Rached and H. Righi

Centre universitaire de Tissemsilt, Tissemsilt

Elastic, thermic and electronic properties calculations of the filled skutterudite CeOs4P12………

56

O. Nemiri, F. Oumelaz, A. Boumaza, L. Hamioud, S. Ghemid, H. Meradji

Ecole Normale Supérieure d’Enseignement Technologique de Skikda

AB-INITIO INVESTIGATION OF STRUCTURAL,ELECTRONIC AND THERMODYNAMIC

PROPERTIES OF In1-xBxAs TERNARY ALLOYS ………………………………………………

57

F. Oumelaz, O. Nemiri, A. Boumaza, L. Hamioud S. Ghemid, H. Meradji

Ecole Normale Supérieure d’Enseignement Technologique de Skikda

STRUCTURAL, ELECTRONIC AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF AlX AND GaX

(X = P AND Sb) BINARY COMPOUNDS: AB-INITIO STUDY………………………………..

58

Y. Tamerabet, T. Bentrcia, F. Adjaj

Batna University

ANALYSIS OF BINARY PHASE DIAGRAMS USING AN IMAGE PROCESSING

APPROACH: CASE STUDY OF GE-CS ALLOY………………………………………………..

59

S. Labidi, J. Zeroual, K. Klaa, A. Lakel, M. Labidi

Université de Annaba

DENSITY FUNCTIONAL STUDY ON THE STABILITY AND MECHANICAL PROPERTIES

OF ZN1-XCAXS TERNARY ALLOYS……………………………………………………………

60

Amel Naceur Fouzia Adjadj, Salim Baidi


ETUDE THERMODYNAMIQUE DES DIAGRAMMES DE PHASES DES SYSTEMES

BINAIRES PRESENTANT UNE SOLUTION SOLIDE CONTINUE. APPLICATION AU

SYSTEME BI -SB…………………………………………………………………………………..

61

H. Azoui, D.Bahloul, A.Laidoune


NUMERICAL STUTY OF THE SOLIDIFICATION OF TI+3

: AL2O3 MATERIAL BY THE

MICRO-PULLING DOWN (µ-PD) TECHNIQUE ………………………………………………..

62

A. Kerboub E. Belbacha ,A.Belgacem-Bouzida, A. Hidoussi, Y. Djaballah


THE EFFECT OF EXCESS ENERGY IN THE SIMULATION OF DENDRITIC GROWTH

USING THE PHASE FIELD MODEL COUPLED WITH A CALPHAD DATABASE…………

63

I.Ameziane, A. Belcacem-Bouzida et Y. Djaballah


MODELISATION THERMODYNAMIQUE DU SYSTEME (Ni-Zr)……………………….

64

Conférences

plénières

1er Workshop International sur la Thermodynamique des Alliages Métalliques

3

WITAM’2015, Université de Batna, Algérie, 17-18 Novembre 2015

LA CALORIMÉTRIE OUTIL INDISPENSABLE POUR LE

CALPHAD

B. Legendre

Professeur émérite Université Paris Sud

………………………………………………………

Résumé

La connaissance des diagrammes d’équilibre entre phases est indispensable pour l’étude

des matériaux, les systèmes binaires et ternaires peuvent être étudiés à l’aide de la

radiocristallographie et de l’analyse thermique, les résultats obtenus permettent d’obtenir

une résolution graphique de ces diagrammes. Un diagramme est la résultante des équilibres

thermodynamique, la connaissance de la fonction enthalpie libre de chaque phase

G=f(xi,xj…,T,P) permet à l’aide de la méthode Calphad de recalculer le diagramme

d’équilibre entre phases. Les matériaux utilisés dans l’industrie mettent très souvent en jeu

un nombre d’éléments importants, dans la sidérurgie, les éléments suivants intervienne :

Fe, C, Cr, Ni, P…Pour représenter de tels diagrammes les méthodes expérimentales ne

sont pas suffisantes, il est donc nécessaire d’utiliser des méthodes de modélisation et de

calcul afin de déterminer la fonction G de chaque phase.

Il n’est pas possible de mesurer directement cette fonction, par contre, il est possible par

calorimétrie de mesurer les enthalpies de formation des phases liquide et solides, les

capacités thermiques de ces phases, ainsi que les enthalpies et les températures de fusion

des composés définis à fusion congruente. Les températures des liquidus peuvent être

mesurées avec une grande précision par DSC. Peuvent aussi être mesuré les enthalpies

libres molaires partielles.

C’est l’ensemble de ces données qui vont permettre à l’aide de modèles de calculer la

fonction enthalpie libre de chaque phase.

Dans notre exposé nous décrirons et commenterons les méthodes calorimétriques

permettant de réaliser les mesures de variation d’enthalpie, les méthodes de mesure

d’enthalpie libre molaire partielle par force électromotrice ainsi que la méthode

isopiestique. Les protocoles d’étalonnages feront l’objet d’une attention particulière. Ces

descriptions seront accompagnées de nombreux exemples.


4


MODÉLISATION THERMODYNAMIQUE DES DES

EQUILIBRES ENTRE PHASES POLYCONSTITUEES

A. Belgacem- Bouzida et Y. Djaballah

Laboratoire d’étude physico-chimique des matériaux (LEPCM),

Faculté des sciences, Université de Batna, Algérie.

……………………………..

Email: [email protected]

Abstract

Les diagrammes d'équilibre de phases, qui constituent un outil de travail indispensable

pour les technologues, sont des représentations visuelles de l'état d'un matériau en fonction

de la température, la pression et les concentrations des composants constitutifs. Cet état est

constitué d'une ou de plusieurs phases à l'équilibre thermodynamique, fonction des

paramètres externes imposés au système en plus de la composition. Ces diagrammes

matérialisent également les conditions d'obtenir des phases souhaitées ou d'éviter la

formation de phases indésirables.

A pression constante, les digrammes de phases binaires sont représentés sur un plan où la

concentration est portée en abscisses et en ordonnées on porte la température. Les

diagrammes ternaires sont représentés dans l'espace à trois dimensions par des perspectives

complexes. Pour les systèmes avec plus de trois composants la représentation graphique du

diagramme de phases devient une tache presque impossible et les données expérimentales

de ces systèmes sont très rares. Donc la tendance aujourd'hui est plutôt d'abandonner les

perspectives cavalières et bloquer un nombre suffisant de variables pour se ramener à des

représentations planes.

Au départ, les diagrammes de phases sont établit expérimentalement et cela coûté

énormément en temps et en argent. Parmi les nombreuses techniques complémentaires de

détermination de ces diagrammes on cite: l'analyse thermique simple et différentielle, la

calorimétrie, la microscopie, la diffraction X …

Depuis la mise en œuvre des moyens de calcul informatique la thermodynamique permet la

modélisation numérique des diagrammes de phases car leur existence découle des lois

générales de la thermodynamique chimique qui peut prévoir les phases cœxistantes à l'état

d'équilibre en minimisant l'enthalpie libre de Gibbs.

La méthode de calcul apparue en 1970 et appelée CALPHAD (CAlcul of PHAse

Diagrams) est basée sur la modélisation de l'enthalpie libre des différentes phases et

l'égalité du potentiel chimique de chaque constituant dans toutes les phases en présence.

D'énormes progrès ont été enregistrés au cours des trente dernières années dans la

modélisation et le calcul de diagrammes de phases polyconstitués

Le calcul des équilibres entre phases ne donne pas uniquement les phases en présence dans

un système mais peut fournir des valeurs numériques de grandeurs thermodynamique tel

que l'enthalpie et l'entropie des différentes phases.

mailto:[email protected]


5


COMBINATORIAL APPROACH TO THE DEVELOPMENT AND APPLICATION OF MULTICOMPONENT

THERMODYNAMIC DATABASE FOR THE MG ALLOY SYSTEMS

M. Medraj1,2, A. Mostafa1,2, M. Mezbahul-Islam2, D. Kevorkov2, M.I. Khan2, Y. Zhang2,

M. Aljarrah2, M.N. Khan2

1Mechanical and Materials Engineering, Masdar Institute, Abu Dhabi, UAE

2Mechanical Engineering, Concordia University, Montreal, Canada

Abstract

Critical assessment of the experimental data and re-optimization of the constituenet

binaries and ternaries in the Mg-Al-Ca-Ce-Cu-Nd-Mn-Sr-Zn-Y system have been

performed. In the present assessment, the Modified Quasichemical Model in the pair

approximation is used for the liquid phase to account for the presence of the short-range

ordering properly. The intermediate solid solutions are modeled using the compound

energy formalism. When the literature included contradicting information regarding the

ternary compounds, thermodynamic modeling and experimental investigations are used to

determine the most likely description of the ternary. Most of the available as well as

reliable experimental data both for the thermodynamic properties and phase boundaries are

reproduced within experimental error limits.

Diffusion couples and key experiments were performed to verify the calculated ternary

systems. Thermodynamic modeling was used to guide these experiments. New ternary

phases have been observed and their crystallographic data and homogeneity ranges have

been identified using SEM/EDS/WDS and XRD. DSC is used to determine the melting

temperature of key compositions. The composition profiles obtained from the diffusion

couple experiments were uded to calculated the diffusion coefficients of different species.

As an application of this multicomponent dbase, solidification behavior of three

commercial magnesium alloys (AZ91D, AM60B, and AE44) has been studied using

thermodynamic calculations and experimental analysis. Solidification curves at different

cooling rates have been drawn from the experimental data using heat transfer model.

Solidification curves have been calculated at equilibrium and Scheil conditions using the

dbase. Further, phase distributions, volume fraction of the phases and phase formation

sequences have been calculated and analyzed. Differential Scanning Calorimetry has been

used to obtain the thermo-physical properties such as transition temperatures and

solidification enthalpies at different cooling rates. For all the studied alloys, it is apparent

that cooling rate has very little effect on liquidus temperature. However, solidus

temperature somewhat decreases with increasing cooling rate. The latent heat of

solidification increases significantly with increasing cooling rate. Based on the

experimental data obtained in this work, analytical models relating transition temperatures

and latent heat of solidification with cooling rate have been developed.


6


FERROMAGNETIC HALF METALLIC HEUSLER ALLOYS

Z. Charifi1*, H. Baaziz1 B. Hamad2 and F.Soyalp3

1 Physics Department, Faculty of Science, University of M’sila, 28000 M’sila, Algeria

2 Physics Department, University of Jordan, Amman-11942, Jordan

3 Yüzüncü Yıl University, Faculty of Education, Department of Physics, Van 65080, Turkey ………………………………………………………

E-mail: [email protected]

Keywords: DFT; Heusler alloys; Half metallicity; magnetism.

Abstract

The electronic and magnetic properties of Fe2MnSi1-xGex, Co2Mn1-xCrxSn and Co2MnSn1-

xSix alloys (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1.00) have been investigated using the first-

principles full-potential linearized augmented-plane-wave (FLAPW) calculation 1,

Amongst the systems under investigation, Fe2MnSi1-xGex and Co2MnSn1-ySiy alloys show

the half metallic character with 100% spin polarization at the Fermi level 2,3

however

Co2Mn1-xCrxSn are found to be a pseudo-half metals with a few minority states at the

Fermi level and high spin polarization. The total magnetic moment in Fe2MnSi1-xGex alloys

is found to be 3µB for all alloys with the most contribution from Mn local magnetic

moments. Iron atoms, however exhibit much smaller spin moments about 10% of the bulk

value and the sp atoms have induced magnetic moments due to the proximity of Fe first

nearest neighbours, which couple antiferromagnetically with Fe and Mn spin moments.The

substitution of Si with Sn keeps the magnetic moment constant in Co2MnSn1-ySiy alloys,

whereas the substitution of Mn with Cr decreases the magnetic moment in Co2Mn1-xCrxSn

alloys. The curie temperature is calculated and it is found to be about 928 K for the whole

composition y for Co2MnSn1-ySiy alloys, whereas it deacreases linearly with x for Co2Mn1-

xCrxSn alloys. The lattices constants, bulk modulii, energy gaps, Polarisation ratio and

density of states are calulated and their variation versus x or y are disscussed1-4

. Although

the band gap remains almost constant (0.5 eV), the spin-flip gap decreases as a function of

x in Fe2MnSi1-xGex alloys.

(1) P. Blaha, K. Schwarz, G. Madsen, D. Kvasnika and K. Luitz, WIEN2k, Technical

Universität Wien, Austria, 2001; ISBN 3-9501031-1-2.

(2)B. Hamad, Z. Charifi, H. Baaziz and F.Soyalp,

J. Magn. Magn. Mater, 324 ,2012,

3345-3350

(3) Z. Charifi, B. Hamad, H. Baaziz and F. Soyalp , J. Magn. Magn. Mater, 393 2015, 139-

145

(4) Ali H. Reshak, Z. Charifi and H. Baaziz , Journal of Magnetism and Magnetic

Materials, 326 (2013) 210-216.



7


CALCUL AB-INITIO DES PROPRIÉTÉS

THERMODYNAMIQUE

Fouad El Haj Hassan

Université libanaise, Laboratoire de Physique et d’Electronique (LPE), Beyrouth, Liban

………………………………………………………

Mots clés : ab-intio premier principe, DFT, FPLAPW, GGA, LDA

Résumé

Les simulations numériques ont acquis une bonne place en physique et notamment en

sciences des matériaux. L’approche ab-initio mène à étudier des matériaux placés dans des

conditions de pression et de température difficilement accessibles à l’expérience et même

prévoir de nouveaux matériaux. La méthode de calcul ab-initio basée sur la fonctionnelle

de la densité (DFT) permet d’accéder à un grand nombre de propriétés Physico-chimiques.

Il est ainsi possible, à partir d’un calcul de l’énergie totale, de déterminer avec une très

bonne précision un grand nombre de propriétés thermodynamiques comme des enthalpies

de formations, des énergies de liaison ou encore des potentiels d’ionisation. De même,

l’entropie, la capacité calorifique, le coefficient de dilatation et la température de Debye

peuvent être déterminées aisément avec une bonne précision.

Un modèle de solution régulier est utilisé pour étudier la stabilité thermodynamique des

alliages qui indique essentiellement la phase de miscibilité. En outre, le modèle quasi-

harmonique de Debye est applicable pour déterminer les propriétés thermiques à diffèrent

température.

D’une manière générale, un calcul ab-initio pour un alliage métallique s’effectue en

plusieurs étapes :

Optimisation de la géométrie de la structure

Calcul de l’énergie électronique de la structure optimisée

Calcul des propriétés thermodynamiques et de la phase de transition.

Calcul des propriétés thermique


8


LES DIAGRAMMES DE PHASES TERNAIRES.

ETABLISSEMENT ET INTERET TECHNOLOGIQUE

Fouzia ADJADJ BOUHARKAT Faculté des Sciences de la Matière

Université de Batna I

Résumé

Un diagramme de phase est une représentation graphique de l’état physique d’un système

Il renseigne sur la nature des phases en présence à l’équilibre thermodynamique et sur leur

composition pour les systèmes multi-constitués (binaires et d’ordre supérieur).

L’établissement d’un diagramme de phases ternaire impose de connaître ses trois binaires

limitrophes. Pour construire un ternaire, les mélanges ternaires se trouvent à l’intérieur

d’un triangle dont les sommets présentent les éléments de base et la température est portée

en côte. L’ensemble constitue le diagramme polythermique dont l’étude se fait grâce à

deux méthodes :

- La méthode des coupes isothermes.

- La méthode des coupes isopléthiques.

Bien que la représentation en perspective cavalière d’un diagramme de phases ternaire soit

plus explicite notamment pour suivre le cheminement des phases lorsque la température

varie, il est plus aisé de travailler selon des représentations planes.

C’est l’expérience qui permet de mettre en évidence les phases coexistantes en fonction de

la composition d’un mélange et de la température. Les techniques expérimentales les plus

utilisées pour l’établissement des diagrammes d’équilibre sont les méthodes thermiques

(analyses thermiques simple et différentielle, la calorimétrie…).

Pour un système donné, le diagramme d’équilibre constitue une véritable cartographie des

phases en présence. La connaissance des conditions d’obtention d’une phase déterminée

démontre l’intérêt que revêt le diagramme d’équilibre aussi bien sur le plan scientifique

que technologique.


9


MÉTALLURGIE DU SOUDAGE DES MÉTAUX

Pr. BOUMERZOUG Zakaria

LMSM , Département de Génie Mécanique, Université de Biskra, B.P.145 , Algérie

………………………………………..

e-mail : [email protected]

Résumé :

Le soudage est une opération consistait à réunir deux ou plusieurs parties

constitutives d’un assemblage, de manière à assurer la continuité entre les parties à

assembler. La soudure peut donc être le résultat du seul mélange des métaux de base (les

métaux à souder) ou du mélange des métaux de base et d'un métal d'apport. D’autre part,

en fonction du joint de soudure, on peut aussi distinguer deux grandes catégories de

soudage des métaux : le soudage des métaux semblables et le soudage des métaux

dissemblables. Cette dernière catégorie de soudage représente actuellement un défi

scientifique et un intérêt industriel. Cependant, l’aspect métallurgique de l’étude du joint

de soudage permet de comprendre le mécanisme d’assemblage de ces métaux afin

d’expliquer le comportement mécanique de l’assemblage obtenu. Pour cela, plusieurs

techniques de caractérisation peuvent être utilisées comme l’observation microscopique,

l’analyse des textures et les différents essais mécaniques et autres.


Ateliers


13


OPTIMISATION THERMODYNAMIQUE DES

DIAGRAMMES DE PHASES DES ALLIAGES BINAIRES

Y. Djaballah

Laboratoire d’étude physico-chimique des matériaux (LEPCM),

Faculté des sciences, Université de Batna, Algérie.

……………………………..

Email: [email protected]

Résumé:

La plupart des matériaux utilisés en technologie sont des mélanges d’éléments purs

constituants des phases en équilibre, par exemple les semi-conducteurs n’acquièrent des

propriétés intéressantes pour l’électronique que par l’introduction de petites quantités d’un

élément étranger, et le fer n’aura aucune importance dans l’industrie sans l’ajout de

carbone. L’étude des transformations de phases dans les métaux purs et les alliages est

basée sur la connaissance des diagrammes d’équilibre entre phases. Ces diagrammes

permettent de déterminer, en fonction de la température, le nombre et la composition des

phases dans les conditions d’équilibre.

Au début du vingtième siècle les diagrammes de phases ne sont établis

qu’expérimentalement en utilisant les techniques d’analyse thermique différentielle et de

diffraction aux rayons X. Ces dernières années l’établissement théorique de ces

diagrammes est rendu possible. C’est ce que nous envisageons dans cette étude.

Aujourd’hui, grâce aux équations d’équilibre thermodynamique, au formalisme

mathématique de Gibbs et à l’ordinateur on peut établir les diagrammes de phases des

alliages sans recourir à l’expérience.

Dans ce cadre nous avons établi le logiciel BatnaBin d’optimisation des diagrammes de

phases des systèmes binaires. BatnaBin est un logiciel de simulation thermodynamique

polyvalent peut manipuler de nombreux modèles et formalismes thermodynamiques

décrivant les enthalpies libres des phases existantes dans un système.

Le logiciel BATNABIN est utilisé pour :

La modélisation des enthalpies libres des phases existante dans un système.

Le calcul des différentes fonctions thermodynamiques (H, G, S, …etc).

La restitution des diagrammes de phases.



14


LE CALCUL AB INITIO DES PROPRIETES

THERMODYNAMIQUES

H. Baaziza,b

and Z. Charifi a,b

a Laboratoire de Physique et chimie des Matériaux, Université de M’sila, Algérie

b Physics Department, Faculty of Science, University of M’sila (Algeria)

……………………………………..

Corresponding author : e-mail:[email protected]

Keywords: DFT, WIEN2K Code, phase transition, gibbs2, propriétés thermodynamiques

Résumé :

La modélisation et la simulation des propriétés thermodynamiques sont basées sur

le développement de théories et de méthodes de calculs, et vont de la physique ou la

chimie quantique pour les phénomènes à l'échelle atomique, aux descriptions continues

pour le comportement macroscopique. L’objectif de cet atelier est de s’intéresser aux

méthodes de calcul de la structure électronique, aux différentes approches et

approximations pour réaliser un calcul a b initio et initier le chercheur à faire un calcul de

premier principe pour obtenir les propriétés thermodynamiques des matériaux. Ces

calculs peuvent fournir des données complémentaires importantes au travail expérimental.

Pour cela on utilise le code wien2k et le programme gibbs2.

Communications

orales


17 WITAM’2015, Université de Batna, Algérie, 17-18 Novembre 2015

STRUCTURAL, ELECTRONIC, OPTICAL AND

THERMODYNAMIC PROPERTIES OF ALAS1-XPXTERNARY

ALLOYS: AN AB-INITIO STUDY.

S. Ghemid1*

,H. Meradji1, F. Annane

1, A. Boumaza

1,F. El Haj Hassan

2

1Laboratoire LPR, Département de Physique, Faculté des Sciences,

Université Badji Mokhtar, Annaba, Algeria 2Laboratoire de Physique et d’Electronique, Faculté des Sciences, Université

Libanaise, El Hadath, Beirut, Lebanon

………………………………………………………

*Corresponding author : [email protected]

Keywords: DFT;FP-LAPW, Band gap; Critical temperature; Thermodynamic properties.

Abstract

The structural, electronic, opticaland thermodynamic properties of AlAs and AlP

compounds and of ordered AlAs1-xPx alloys have been investigated using a full potential-

linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method based on density functional theory

(DFT). The total energies and structural quantities of those compounds have been

calculated for different approximations of exchange correlation energy. The electronic

quantities have been found to be in good agreement with the corresponding measured ones

when the compounds were defined by the lattice constants (PW-GGA) scheme. The PW-

GGA approach was also applied on ordered AlAs1-xPx alloys to study the effect of

composition on lattice constant, band gap, and refractive index of AlAs1-xPxternary alloys.

The lattice constant for AlAs1-xPxalloys exhibits a marginal deviation from the Vegard's

law. A small deviation of the bulk modulus from linear concentration dependence (LCD)

was observed for these alloys. The microscopic origins of the gap bowing were explained

by using the approach of Zunger and co-workers. In addition to FP-LAPW method, the

composition dependence of the refractive index was studied by Reedy and Nazeer model.

The thermodynamic stability of these alloys was investigated by calculating the excess

enthalpy of mixingΔHm as well as the phase diagram.




CARACTERISATION STRUCTURALE DES ALLIAGES FE-

NI ELECTRODEPOSES

M. DAAMOUCHE*, S. MESSAADI, H. MEDOUER

LEPCM, Département de physique, Université de Batna, Algerie ………………………………………………………

* Auteur correspondant : [email protected]

Mots clés : Alliages Fer-Nickel; Diffraction des rayons X ; Morphologie ;

Electrodéposition.

Résumé :

Nous avons étudié dans ce travail l'effet de la composition des éléments Fer et Nickel sur la

structure cristalline des alliages Fe-Ni élaborés par électrodéposition. Les couches de Fe-Ni

ont été déposées sur des substrats de cuivre, on utilise la méthode électrochimique de

Chronoamperométrie à des conditions optimales1. Une transition de phase cubique centré

(CC)) vers la phase cubique à face centré (CFC), a été observée par la diffraction des

rayons X pour les compositions Fe36Ni64 et Fe64Ni36.

La morphologie et la composition élémentaire des films déposés étaient étudié au moyen

de la microscopie électronique à balayage (MEB) couplée par un microanalyseur des

rayons X (EDX).

(1) Daamouche. M, Medouer. H , Gittoum. A, Messaadi. S, Karagianni. S. H, Sensor Letters 4,

2013, 670-674.

http://www.researchgate.net/journal/1546-1971_Sensor_Letters



PREMIERE EVALUATION THERMODYNAMIQUE DU SYSTEME

BINAIRE YB-AU F. KALI-ALIi

1,* Y. Djaballah

2 et M. Drir

1

1Laboratoire de physique théorique, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

2 Laboratoire d’étude Physico-Chimique des Matériaux, Département de Physique, Faculté des Sciences,

Université de Batna ………………………………………………………

* Auteur Correspondant : [email protected] et [email protected]

Mots clés : diagramme de phase ; Yb-Au ; calcul ; thermodynamique.

Résumé :

Dans cette étude, les estimations thermodynamiques du système binaire Yb-Au, ont été

obtenues par le biais de calculs des diagrammes de phases (Méthode CALPHAD) en se

basant sur les données thermodynamiques expérimentales de la bibliographie et

l’exploitation des équilibres à partir du diagramme binaire Yb-Au (T° et %). Les phases

liquide et solutions solides de substitutions ont été décrites par le modèle de Redlich-

Kister. Les composés (Yb7Au3, Yb2Au, Yb5Au3, Yb5Au4, YbAu, YbAu2, YbAu3, YbAu4)

ont été traités comme étant des phases stœchiométriques.

Les résultats préliminaires obtenus du système étudié sont très encourageants, la forme

globale du diagramme calculé présente une cohérence avec le diagramme expérimentale.





FIRST-PRINCIPLES STUDY OF STRUCTURAL, ELECTRONIC, AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF

ZN1-XMGXS

S. Lamraoui1*

, S. Touam1, H. Meradji

1,S. Ghemid

1, F. El Haj Hassan

2

1 Laboratoire LPR, Département de Physique, Faculté des Sciences,


Libanaise, El Hadath, Beirut, Lebanon ………………………………………………………

* *Corresponding author : [email protected]

Keywords: DFT, FP-LAPW;Structural properties;Gap bowing, Debye model.

Abstract :

First-principles calculations are performed to study the structural, electronic, and thermal

properties of Zn1-xMgxS ternary alloys using the full potential-linearized augmented plane

wave method (FP-LAPW) within the density functional theory (DFT). In this approach the

Wu-Cohen generalized gradient approximation (WC-GGA) was used for the exchange-

correlation potential.Moreover, the modified Becke Johnson approximation (mBJ) was

also used for band structure calculations.The dependence of the lattice constant bulk

modulus and band gap on the composition x was analyzed. The lattice constant for Zn1-

xMgxS alloys exhibits a small deviation from the Vegard's law. A marginal deviation of the

bulk modulus from linear concentration dependence (LCD) was observed for these alloys.

The bowing of the fundamental gap versus composition predicted by our calculations is in

good agreement with available theoretical data. The microscopic origins of the gap bowing

were explained by using the approach of Zunger and co-workers. Thermal effects on some

macroscopic properties of Zn1-xMgxSalloys were investigated using the quasi-harmonic

Debye model, in which the phononic effects are considered.

The structural, electronic and thermodynamic properties of the ternary Cd1−xBexSe alloys

have been calculated using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW)

method based on density functional theory, within both generalized gradient approximation

(GGA) and Engel-Vosko (EV-GGA) formalism. The ground-state properties are

determined for CdSe, BeSe and their mixed crystals at various concentrations (x = 0.25,

0.5, and 0.75). Deviation of the lattice parameter from Vegard’s law and the bulk modulus

from the linear concentration dependence was observed. Using the approach of Zunger and

co-workers, the microscopic origins of the band-gap bowing parameter have been

explained. The main contribution to the gap bowing comes from the VD effect which is

due to the mismatching of the lattice constants of CdSe and BeSe. Besides, the

thermodynamic stability of the alloys under study is investigated by means of the

miscibility critical temperature.It is found that Cd1-xBexSe is stable at low temperature.



MODELISATION CALPHAD DES DIAGRAMMES DE

PHASES DES SYSTEMES TE-TR (TR=HO, EU ET YB)

H. Ghamri *, Y. Djaballah, A. Belgacem-Bouzida

Laboratoire d’Études Physico-Chimiques des Matériaux (LEPCM), Département des sciences de la matière,

Faculté des sciences, Université de Batna, Rue Rachid Boukhlouf, 05000 Batna, Algérie ………………………………………………………


Mots clés : Diagramme de phases, systèmes Te-TR, CALPHAD, modèle.

Résumé :

Le tellurium et ses composés sont des matériaux semi-conducteurs et sont utilisés pour les

photorécepteurs dans les cellules solaires 1. L'ajout des éléments de terre rares (TR) peut

entraîner des changements importants dans leurs propriétés 2. La connaissance des

diagrammes de phases des alliages Te-TR est essentielle dans le design et la fabrication de

ces alliages.

Une modélisation thermodynamique selon la méthode CALPHAD, pour les systèmes

binaires Ho-Te, Eu-Te et Yb-Te a été éffectuée, par une procédure d’optimisation en

utilisant toutes les informations théoriques et expérimentales disponibles. Ce travail

présente notre contribution originale à l’élaboration d’une partie de la base de données

thermodynamiques des systèmes Te-TR.

Des modèles raisonnables ont été construits pour l'ensemble des phases des trois systèmes.

La phase liquide a été décrite par le modèle des solutions de substitution avec l’énergie de

Gibbs d’excès exprimée par le polynôme de Redlich-Kister. Les composés Ho2Te5, HoTe3,

Eu3Te7, Eu4Te7 et YbTe ont été considérés comme des composés stœchiométriques. Les

deux phases non-stœchiométrique (HoTe) et (EuTe) ont été décrites par un modèle en deux

sous-réseaux, conformément à leur structure cristallographique, suivant les schémas

(Ho,Te)0.5(Te)0.5 et (Eu,Te)0.5(Te)0.5 respectivement.

Un ensemble cohérent de paramètres thermodynamiques décrivant les phases et qui

constitue la base de données de ces systèmes a été obtenu. Les diagrammes de phases et les

propriétés thermodynamiques calculés montrent un bon accord avec les données

expérimentales.

(1) D. L. Partin, Journal Appl. Phys., 57, 1985, 1997-2000.

(2) E. Bucher, K. Andres, F. J. di Salvo, J. P. Maita, A. C. Gossard, A. S. Cooper, G. W. Hull,

Phys. Rev., B11, 1975, 500-513.



FIRST PRINCIPLE CALCULATIONS OF THE STRUCTURAL, ELECTRONIC AN THERMODYNAMIC PROPERTIES OF

Cd1−xBexSe ALLOYS H. Meradji

1*, K. Hacini

1, A. Boumaza

1,S. Ghemid

1, F. El Haj Hassan

2

1Laboratoire LPR, Département de Physique, Faculté des Sciences,


Libanaise, El Hadath, Beirut, Lebanon ………………………………………………………


Keywords: FP-LAPW;Band gap; Critical temperature; Thermodynamic properties.

Abstract:

The structural, electronic and thermodynamic properties of the ternary Cd1−xBexSe alloys

have been calculated using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW)

method based on density functional theory, within both generalized gradient approximation

(GGA) and Engel-Vosko (EV-GGA) formalism. The ground-state properties are

determined for CdSe, BeSe and their mixed crystals at various concentrations (x = 0.25,

0.5, and 0.75). Deviation of the lattice parameter from Vegard’s law and the bulk modulus

from the linear concentration dependence was observed. Using the approach of Zunger and

co-workers, the microscopic origins of the band-gap bowing parameter have been

explained. The main contribution to the gap bowing comes from the VD effect which is

due to the mismatching of the lattice constants of CdSe and BeSe. Besides, the

thermodynamic stability of the alloys under study is investigated by means of the

miscibility critical temperature. It is found that Cd1-xBexSe is stable at low temperature.



ETUDE DES PROPRIETES STRUCTURALES,

ELECTRONIQUES, ET THERMODYNAMIQUES DES

ALLIAGES LUSXSE1-X, LUSXTE1-X

H.Belkhir*, R. Belkacemi, M.T. Kadri, S. Ouchène.et H. Kouarta

Laboratoire LESIMS département de Physique- université Badji Mokhtar –Annaba- Algérie

………………………………………………………

* Auteur correspondant :[email protected]

Résumé :

Des calculs ab-initio ont été réalisés sur les propriétés structurales, électroniques et

thermodynamiques des chalcogénures du Lutétium LuS, LuSe, LuTe et leurs tenaires :

LuSxSe1-x dans les deux phases B1et B2.

La méthode utilisée dans cette étude est celle des ondes planes augmentées et

linéarisées FP-LAPW implémentée dans le code WIEN2K.

Le calcul des paramètres structuraux : paramètre de maille, module de

compressibilité et sa dérivée par rapport à la pression des composés binaires LuS, LuSe,

LuTe sont en bon accord avec les valeurs théoriques élaborées par d’autres méthodes et

aussi avec le peu de résultats expérimentaux.

La structure de bandes et la densité d’états montrent le caractère semi-métallique

des trois composés. Les bandes les plus élevées sont formées principalement des états 5d et

6s de Lu. Les états de type f sont enfouis près du noyau c’est la contraction lanthanidique

qui est nettement visible avec Lu du fait qu’il possède le numéro atomique le plus élevé

dans la famille des lanthanides.

L’étude des propriétés thermodynamiques se résument dans le calcul de la

dilatation thermiqueα, l’entropie S , la chaleur spécifique à volume constant Cv et le

paramètre thermique de GrüneisenγT On note leur croissance avec l’augmentation de la

température par contre ils diminuent avec l’augmentation de la pression. Le cas contraire a

été relevé avec le module de compressibilité. Cv tend vers la valeur de Dulong et Petit à

haute température.

Nous avons déterminé la pression de transition à partir du diagramme de phase P-T.

L’étude des propriétés structurales des alliages LuSxSe1-x, LuSxTe1-x et LuSexTe1-x montre

que le paramètre du réseau ne suit pas la loi de Végard et un grand écart a été observé pour

LuSxTe1-x .




First-principles Study of Lattice, Electronic Elastic and

thermal properties of TbTiGecompound PbFCl-type

tetragonal structure.

H. Righi1, D. Rached

2, Y. Djaballah

1, S. Ben Alia

3.

1Laboratoire d'études physico-chimiques des matériaux (LEPCM).Université El-HadjLakhder Batna 05000,

Algérie

2 Laboratoire des Matériaux Magnétiques, Faculté des Sciences, Université DjillaliLiabès de Sidi Bel-Abbès,

Sidi Bel-Abbès 2000, Algérie.

2Laboratoire des Matériaux Magnétiques, Faculté des Sciences, UniversitéDjillaliLiabès de Sidi Bel-Abbès,


3Département des Sciences de la Matière, Institue des sciences et des technologies, Centre universitaire de

Tissemsilt, Tissemsilt 3800, Algerie.

Abstract:

The structural, elastic, thermodynamic, and electronic properties of

TbTiGecompound PbFCl-type tetragonal structure of space group P4/nmm have been

calculated using the Projector Augmented Wave (PAW) method. The exchange–

correlation potential is treated within the local spin density approximation (LDA). The

calculated structural parameters are in good agreement with the experimental data. The

elastic constants C ijare predicted using the total energy variation versus strain technique.

The polycrystalline elastic moduli, namely; shear modulus, Young’s modulus, Poisson’s

ratio, sound velocities and Debye temperature are derived from the obtained single-crystal

elastic constants. Ductility behavior of these compounds is interpreted via the calculated

elastic constants Cij . Electronic and bonding properties are discussed from the calculations

of band structure and density of states. The thermodynamic properties are predicted

through the quasi-harmonic Debye model, in which the lattice vibrations are taken into

account. The variation of the bulk modulus, lattice constant, heat capacities and Debye

temperature with pressure and temperature are successfully obtained.The phonon

dispersionsare also calculated and related properties are discussed.



INFLUENCE DE LA TAILLE DES CRISTALLITES ET DES MICRODEFORMATIONS SUR LES MESURES

CALORIMETRIQUES DES ALLIAGES A BASE DE FER NANOSTRUCTURES

Salim TRIAA

1* , Fella KALI-ALI

2 et Mohammed AZZAZ

1

1Laboratoire Science et Génie des matériaux, Université des Sciences et de la Technologie Houari

Boumediene 1Laboratoire de physique théorique, Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

………………………………………………………

* Auteur Correspondant : [email protected] et [email protected]

Mots clés : Matériaux métalliques, nanostructures, mesures calorimétriques.

Résumé :

Dans cette étude, nous allons mettre en évidence l’influence de la taille des cristallites et

des microdéformations crées lors de l’élaboration d’alliages à structure nanométrique à

base de fer sur les mesures calorimétriques.

Il est à noter que les matériaux nanostructurés présentent des comportements physico-

chimiques totalement différents des alliages élaborés par les voies conventionnelles (fusion

des éléments constituants l’alliage). Pour cela, nous allons suivre l’évolution des mesures

calorimétriques réalisées par DSC en fonction de l’évolution de la taille des cristallites et

des microdéformations engendrées au cours de l’élaboration de notre alliage à base de fer.





FIRST-PRINCIPLES PREDICTION OF A NEW HIGH

PRESSURE POLYMORPH OF THE BaSi2 Compound

RAOUF BEDDIAF1*

, YASSINE DJABALLAH1, HICHEM BOUDERBA

2

1 Laboratory of Physical and chemical study of materials (LEPCM), Physics Department, Faculty of

Science, University of Batna, Algeria, 05000, ALGERIA.

2 Science and technology Department, Faculty of Technology, University of Gherdaia, 47000,

ALGERIA.

* email: [email protected]

Key words: BaSi2 compound; Crystal structure; first principles; ABINIT.

Abstract

In this work, we present a study of the structural stability of BaSi2 under high pressure

based on first-principles calculations using the projector augmented wave method and

generalized gradient approximation as implemented in the ABINIT code. The equations of

state of three known polymorphs of BaSi2 and four candidate structures are calculated

along with their structural parameters and their enthalpies of formation. A new polymorph

of BaSi2, not yet reported experimentally, is found to be more stable than all the other

structures at high pressure and 0 K. It corresponds to the MgZn2-type (h) hexagonal

structure with hP12 Pearson symbol (space group: P63/mmc. The stiffness coefficients Bij

and elastic properties including bulk modulus B0 with its first and second pressure

derivative (B’,B”), Young’s modulus (E) and Poisson’s ratio (ν) are computed using the

stress–strain method.

Communications

par affiche



STUDY OF STRUCTURAL HARDENING IN THE SYSTEM

AL-ZN BY PRECIPITATION GUINIER-PRESTON

Djamel Abdelkebir1,*

Nour-eddine Bouzroura2, Azzeddine Abderrahmane Raho

3

1 University of Science and Technology Houari Boumedienne BAB EZZOUAR ALGIERS, Algeria

3 University of Science and Technology Houari Boumedienne BAB EZZOUAR ALGIERS, Algeria

………………………………………………………

* *Corresponding author : [email protected]

Key words : Alloy Al-Zn, structural hardening, GP zones, metastable phase R,

transformed fraction, hardness Hv.

Abstract :

The precipitation phenomena, occupy an important place in the various processes of

preparing materials with high mechanical properties. Aluminum-Zinc alloy is the general

interest because of the appearance, after quenching and tempering, thermodynamically

metastable phases, responsible for structural hardening. The origin of this phenomenon is

the interaction between the precipitates present in the solid solution and dislocations on the

microscopic scale.

The precipitation processes in Aluminum-Zinc alloys at elevated temperatures

proceed in subsequent formation of coherent and incoherent metastable phases and can

be characterized by the following sequence:

α* α + Guinier-Preston zones (spherical) α + GP zones (ellipsoidal) α +

metastable phase R (rhombohedral) α phase + metastable α' (cubic) Phase α +

stable equilibrium zinc-rich β (hexagonal). (1)

The GP zone was a rich-solute atom clusters which were coherent with the matrix.

Spherical GP zone was formed during the peptization course in the relatively low

concentrated Al-Zn alloy.

The precipitation in alloys Al-Zn system has been the subject of many studies,

contributing to the understanding of the different mechanism and kinetics of this reaction

(2,3).

However, many questions remain unanswered because of the complexity of the phases

formed as transformations in Al-Zn alloys are characterized by the formation of metastable

phases; these phases are sensitive to quenching rate (4), the homogenization temperature,

and the concentration of the alloy.

In this work, we propose to demonstrate the influence of annealing temperature at the

kinetics of precipitation the metastable phase (GP and R), in the alloy Al-15%Zn (by

weight) and Al-20%Zn (by weight), to using a technique based on microhardness

measurements and optical microscope.

(1) Gaber, N. Afify, Journ of Mat. Sc Vol. 27, pp.1347, (1992).

(2) U.K. Malhotra, K.B. Rundmann, Met. Trans, Vol. 3, pp. 1521, (1972).

(3) N.A.Chatanova, M. I. Zacharova, Phy.Met.Metallorgr, Vol. 26, pp. 123, (1968).

(4) F. Abd El-Salam, M.M. Mostafa, L.A. Wahab, M.T. Mostafa, Sh.M.El-Aziz, Mater.Sci. Eng.

A, (2007).




ETUDE DES CONDITIONS EXPERIMENTALES

PERMETTANT L’ELABORATION DES ALLIAGES

ELECTROLYTIQUES DE TYPE NI100-X PX SAHRAOUI Toufik*, Messaadi Saci

Laboratoire d’étude physico-chimique des matériaux (LEPCM), Faculté des sciences, Université de Batna,

Algérie.

………………………………………………………


Mots clés : les alliages métalliques ; les alliages de type Ni-P ; électrodéposition ;

chronoampérométrie.

Résumé

Pour obtenir des informations sur le mécanisme de co-déposition du phosphore au cours

d’électrodéposition des couches minces des alliages de nickel-phosphore (Ni-P), nous

avons préparé ces couches par un procédé d'électrodéposition potentiostatique sur les

substrats pré-nettoyées de cuivre à partir de bains électrolytiques de sulfate à différentes

paramètres physiques (temps de déposition et le potentiel imposé). On utilise un

diffractomètre de rayons X et le microscope électronique à balayage pour identifier les

structures cristallines et la Morphologique de surface de ces couches, respectivement. Les

études de diffraction des rayons X indiquent une structure CFC poly-cristalline à différent

potentiel imposé, et les pics deviennent plus intenses avec l’augmentation de ce potentiel.

Les études de microscope électronique à balayage révèlent des grains en forme sphérique.



L'INHIBITION DE LA CORROSION DE L'ACIER 304 EN

SOLUTION ACIDE PAR OPUNTIA FICUS INDICA

(INHIBITEUR VERT)) EN UTILISANT DIFFERENTES

TECHNIQUES EXPERIMENTALES.

Hamadi Latifa *,

Mansouri Saleh

Département de Mécanique,

Université Hadj Lakhdar Batna. Algérie

………………………………………………………

* Corresponding author : [email protected]

Key words : INHIBITEUR DE CORROSION, EXTRAIT DE PLANTE, MILIEU ACIDE.

Abstract :

L’objectif de notre travail est d’étudier l’influence de l’extrait de l’Opuntia Ficus

Indica sur l’inhibition de la corrosion de l’acier 304 dans une solution d’acide sulfurique.

Pour ce faire, trois méthodes expérimentales ont été effectuées : la technique de la masse

perdue, la polarisation potentiostatique et la caractérisation de la surface qui a été réalisé

par un microscope optique, les résultats obtenus ont montré que l’inhibition du processus

de corrosion est produite.



ETUDE DE LA CORROSION D’UN ACIER INOXYDABLE

DANS UNE SOLUTION CORROSIVE

KARECHE Abdelhak1,*

HAMADI Latifa 1

1 Département de Mécanique, faculté de technologie,

Université Hadj Lakhdar Batna 2. Algérie

………………………………………………………


Mot clés : Corrosion, ACIER INOXYDABLE, MILIEU CORROSIF.

Résumé :

Ce travail concerne une étude de la corrosion localisée d’un acier inoxydable dans deux

milieux NaCl et H2SO4 à différentes concentrations. Différentes techniques de

caractérisations ont étés utilisées: la technique de la masse perdue, la méthode

électrochimique et l’analyse de surface. Les résultats obtenus montrent que le milieu NaCl

conduit à une attaque localisée de l’acier inoxydable de type par piqûres. En milieu H2SO4,

l’acier inoxydable est soumis à une corrosion généralisée.




INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL, ELECTRONIC,

ELASTIC AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF

CURIUM MONOPNICTIDES: AB INITIO CALCULATIONS

Dj.Guendouza, H. Baaziz

a,b and Z. Charifi

a,b

a Laboratoire de Physique et chimie des Matériaux, Université de M’sila, Algérie

b Physics Department, Faculty of Science, University of M’sila (Algeria)

………………………………………………………


Keywords: DFT, FP-LAPW, phase transition, elastic constants, half metalicity

Abstract:

The structural, electronic, elastic and thermodynamic properties of Curium Monopnictides

CmX (X = N, P, As, Sb and Bi) under ambient and high pressure is investigated using first-

principles calculations based on density functional theory (DFT) within ( FP-LAPW )

method. The exchange-correlation term is treated using two approximations LDA (local

density approximation) and GGA (generalized gradient approximation). The structural

parameters such as the equilibrium lattice parameters, bulk modulus and the total energies

are calculated in two phases: NaCl (B1) and CsCl (B2) phases. The obtained results are

compared with the previous theoretical and experimental data. In our work, we predict a

structural phase transition from B1 phase to B2 phase for curium pnictides in the pressure

range of (122–10.0) GPa (CmN to CmBi). The electronics properties show that these

materials are half-metals in the both phases. The magnetic moment is found to be around

7.0 μB. The mechanical properties of CmX (X = N, P, As, Sb and Bi) are predicted from

the calculated elastic constants. Our calculated results are consistent with other theoretical

data. Thermodynamic properties are also calculated and analyzed. The effect of

temperature (up to 1400K) and pressure (up to 60GPa) on the bulk modulus, volume and

heat capacities are discussed.



RESTITUTION OF LIQUIDE MISCIBILITY GAP IN Al – Pb BINARY SYSTEM USING CALPHAD METHOD

Amel Naceur1,*

Fouzia Adjadj1, Salim Baidi

1

1 Physics Deartment, Faculty of science, Batna university, Algeria

………………………………………………………


Key words : Demixing curve, miscibility gap, CALPHAD, Al – Pb system, phase

diagram.

Abstract :

In order to establish thermodynamic description for the miscibility gap present in the liquid

state of the Al – Pb binary system within the CALPHAD framework, the free energy of

Gibbs for pure elements is taken from the compilation of Dinsdale1. The regular solution

model is applied for the liquid state and the Redlich – Kister2 formalism for excess Gibbs

energy. The optimal coefficients of this mathematical model are obtained after solving a

linear equation system. Their introduction into the equilibrium equation resulting in their

turn from the minimization of the Gibbs free energy leads us to a nonlinear system of

equation which must be solved by the Newton-Raphson iteration numerical method. In this

aim w established a Matlab program for the restitution of demixing curve in monotectic

systems. In this work our program is applied on the liquid miscibility gap of the Al – Pb

binary system and the results are very satisfactory in comparison with the literature phase

diagram3,4

.

(1) A.T. Dinsdale, Calphad, 15, 1991, 317–425.

(2) O. Redlich, A.T. Kister, Ind. Eng. Chem., 40, 1948, 345–348.

(3) S.K.Yu, F. Sommer, B. Predel: Z. Metallkd., 1996, 87 (7), 574-80.

(4) H. Okamoto, Journal of Phase Equilibria, 22 No. 4, 2001, 509.




SURFACE MORPHOLOGY, STRUCTURAL AND

ELECTRICAL PROPERTIES OF ELECTRODEPOSITED

FE85NI15/ITO FILMS

F. Nemla1, D. Cherrad

*,2, A. Layadi

3, M.S.Aida

4,

1 LEPCM, Department of physics, University of Batna, Algeria.

2 Laboratory for Developing New Materials and their Characterizations, University of Setif, Algeria.

3 L.E.S.I.M.S., Département de Physique, Université Ferhat Abbas, Sétif 1, Sétif 19000, Algeria

4 Thin films and interfaces laboratory, Department of physics, Mentouri University, Constantine 25000,

Algeria.

………………………………………………………

* Corresponding author: [email protected] (Djellal Cherrad)

Keywords: Thin films, NiFe alloy, X-ray diffraction, electrical properties.

Abstract

Series of Fe85Ni15 films have been grown on tin-doped indium oxide (ITO)-coated

glass substrates by the electrodeposition technique using aqueous solution at room

temperature. The samples were made using different chemical potentials and deposition

times, t. The structural properties and the surface morphology have been studied by the X-

ray diffraction (XRD), scanning electron microscope, equipped with high power optics

thermal field Emission (SEM–TFE) and a surface profilometry for measuring thickness

and roughness of our layers. The electrical properties were inferred from Hall effect

measurements. The texture, lattice parameter, grain size, surface roughness, sheet

resistance and electrical resistivity have been investigated. As the deposition time t

increases, a change in texture from <110> to <211> was observed. This change strongly

affects grain size, surface roughness behaviors and the electrical properties. These various

experimental results will be discussed and correlated. Dipper analysis show that films

morphologies confirm our results concerning the previous texture change.




LA TRANSITION DE PHASE DANS LE COMPOSE NAZNP

SOUS L’EFFET DE LA PRESSION

S.Noui1,*

, Z.Charifi2,H.Baaziz

2,M.Guezlane

1

1 Département de la Science de la Matière, Université de Batna,05000 Batna,Algerie

2 Département de physique, Université de M’sila,28000 M’sila,Algerie ………………………………………………………


Mot de clé : le calcul ab-initio, transition de phase, l’énergie de Gibbs, la structure

électronique

Résumé :

L’objectif de ce travail est l’étude des propriétés structurales telles que (le

paramètre du réseau, l’énergie minimale, le module de compressibilité et sa dérivé),et la

transition de phase structurale sous l’effet de la pressiondans le compose NaZnP qui se

cristallise dans les conditions ambiantes dans la phase tétragonale de type Cu2Sb1,à haute

pression ce compose subisse une transition de phase structurale de la phase tétragonale

vers la phase α ou β 1,2

et pour calculer cette pression de transition on a calculé l’energie de

Gibbs.en suite on a étudié les propriétés électroniques telles que (la structure de Bandes, la

densité d’etat total et partielle , et la densité de charge).

Les calculs ont été effectués par la méthode des ondes planes augmentée

linéarisées (FP-LAPW) dans le cadre de la fonctionnelle de la densité (DFT),et pour

déterminer le potentiel d’échange et corrélation, nous avons utilisé plusieurs

approximations à savoir l’approximation LDA3,et l’approximation GGA

4

La comparaison des propriétés et la transformation structurale que nous avons déterminé

pour le composé NaZnP avec les travaux de G.Jaiganesh1 nous permit de déclarer une

bonne concordance avec la bibliographie.

(1) G. Jaiganesh, T. Merita, J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 085220J.

(2) S.Noui, Magister Thesis, 2012, Universiyof Batna (Algeria).

(3) D. M. Ceperley , B. J. Alder, Phys. Rev. Lett. 45, 566 (1980).

(4)J. P. Perdew, S. Burke et M. Ernzerhof, Phys. Lett. 77, 3865 (1996).




ETUDE PAR DIFFRACTION DES RX ET MEB DE L’EVOLUTION DES COUCHES Zn-Ni

ELECTRODEPOSEES SUR DE SUBSTRAT D’UN ACIER FAIBLEMENT ALLIE

Fateh CHOUIAa*

, Abdelouahad CHALAa

a Département de Physique, Faculté des sciences exactes et informatique, Université de Biskra 7000, Algérie.

………………………………………………………


Mots clés : Corrosion , Alliage Zn-Ni ,Morphologie, Electrodéposition

Résumé:

L'objectif de ce travail est d'étudier l'effet de certains facteurs tels que la concentration

de nickel dans l'électrolyte, la température d'électrolyte et la densité de courant afin

d'améliorer les propriétés mécaniques, morphologie de la surface de l'alliage zinc - nickel a

été déposé sur une substrat de l'acier doux pour le protéger contre la corrosion en utilisant

un bain de chlorure , et ont étudier leur comportement dans le milieu corrosif.

L'utilisation de la diffraction de rayons X et le MEB nous a donné des informations sur

la structure morphologique et cristalline de l'alliage a montré que la concentration de nickel

dans l'électrolyte a joué un rôle important dans l'obtention d'alliage zinc - nickel de bonnes

propriétés mécaniques et une haute résistance à la corrosion, à condition que pas plus de

25% à l'intérieur du bain électrolytique.

http://www.univ-jijel.dz/spip.php?rubrique312&lang=fr

http://www.univ-jijel.dz/spip.php?rubrique312&lang=fr




STRUCTURAL, ELECTRONIC, MAGNETIC, ELASTIC, AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF MNX (X=BI,SB)

S. Saad essaoud1*,

Z. Charifi 2 and H. Baaziz

2

1 Laboratoire de Physique des Particules et Physique Statistique, Ecole Normale Supérieure Vieux Kouba,

Alger-Algérie

2 Physics Department, Faculty of Science, University of M’sila

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Keywords: DFT, FP-LAPW , elastic constant, thermodynamic properties.

Abstract:

In our calculations we employ the full potential–linearized augmented plane wave (FP-

LAPW)1 method within density functional theory (DFT)

3-2. The exchange-correlation

potential was treated using the local density approximation (LDA)4 and the generalized

gradient approximation (GGA)5. The structural parameters were investigated in zinc-

blende type structure, the equilibrium lattice parameters, bulk moduli and the minimal

energies were investigated and compared with the previous theoretical and experimental

data. We have also determined the band-structure, total and partial density of states and the

electron charge density. We calculated the elastic properties such as: the elastic constants,

Young’s modulus E, the anisotropy factor A, the adiabatic modulus of compressibility Bs

and the shear modulus G (deformation resistance). The mechanical stability of MnX (X=

Bi, Sb) is studied as function of the elastic constants. Finally, the dependence of the

isothermal bulk modulus (B) and the adiabatic bulk modulus (Bs) on pressure and

temperature are investigated using the quasi-harmonic Debye model6. Also, the change of

heat capacities at constant volume and pressure (Cv and Cp), the entropy and Debey

temperature have been studied versus temperature.

(1) D. R Hamann, Phys. Rev. Lett. 212, (1979) 662.

(2) P. Hohenberg and W.Kohn, Phys. Rev 136, 864 (1964).

(3) L.J.Sham, W.Kohn, Phys. Rev. 145, 561 (1966).

(4) D. M. Ceperley , B. J. Alder, Phys. Rev. Lett. 45, 566 (1980).

(5) ] J. P. Perdew, S. Burke et M. Ernzerhof, Phys. Lett. 77, 3865 (1996).

(6) Yong Liu,Wen-Cheng Hu, De-Jiang Li, Xiao-Qin Zeng and Chun-Shui Xu, Phys. Scr. 88

(2013) 045302 (8pp).




MODELISATION DES COUCHES NITRUREES ε, γ’ Oualid.Tahar.FELLAHI

1,* Mohamed.Elamine. DJEGHLAL

1

1 Laboratoire des Sciences et génie des matériaux Ecole Nationale Polytechnique,10 Avenue Hassen Badi,

B.P. N°182,El Harrach, Alger,Algérie

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* Auteur correspondant : * [email protected]

Mots clés : Nitruration gazeuse, diffusion, couches nitrurées, modélisation

Résumé :

La modélisation des procédés est essentielle afin de comprendre les phénomènes et de

pouvoir dissocier leurs interactions. De nos jours toute étude s’accompagne d’un modèle

afin de corréler et d’être capable d’expliquer les observations expérimentales. La

nitruration a ainsi fait l’objet de nombreuses modélisations notamment en ce qui concerne

la diffusion d’azote. Tout modèle de nitruration repose sur la diffusion d’azote mais aussi

sur la précipitation des nitrures de fer et d’éléments d’alliage dans le cas de systèmes

complexes. La diffusion de l’azote dans la matrice ferritique en fonction de la profondeur z

d’une surface nitrurée se base sur les lois établies par Fick. Rozendaal et alont proposé un

modèle relativement simple. Qui ne considérait aucune croissance de couche de

combinaison mais simplement une diffusion dans le fer pur. Ce modèle a permis de

montrer l’existence d’un temps d’incubation nécessaire afin d’atteindre une concentration

superficielle critique en azote avant croissance de la couche de combinaison.



AB INITIO CALCULATION OF STRUCTURAL,

ELECTRONIC AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF

Ba1-XCaXS SEMICONDUCTING ALLOY

B.Amimour*, M.Slimani, R.Khemici, H.Meradji, S.Ghemid

LPR Laboratory, Department of Physics, Faculty of Science, University of Annaba, Algeria.

………………………………………………………

* Corresponding Autor: [email protected]

Key words: : DFT; FP-LAPW; thermodynamic properties; Band gap

Abstract

The full potential-linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method within density

functional theory (DFT) was applied to study the structural, electronic, and thermodynamic

properties of Ba1-xCaxS temary alloys. The local density approximation was used with

generalized gradient correction (GGA) as well as the Engel-Vosko GGA formalism to

calculate band gap. The effect of composition on lattice constants, bulk modulus and band

gap was investigated. Deviation of the lattice constants from Vegard’s lawand the bulk

modulus from linear concentration dependence (LCD) were observed for the three alloys.

The microscopy origins of the gap bowing were explained by using the approach of Zunger

and co-workers. In order to investigate the thermodynamic stability of the alloys we first

calculated the excess enthalpy of mixing Hm as a function of concentration (x). Then by

using a regular model solution the x-dependent interaction parameter, Ω, was obtained

from the result of DHm versus x. Finally, by using this Ω value, the phase diagram of the

alloys was calculated. It was shown that all of these alloys are stable at high temperature.



ELECTRONIC AND MAGNETIC PROPERTIES OF X1-

XMNXAS (X=AL, GA, IN) COMPOUNDS

F.BOUTAIBA*, M.FERHAT

Department of Physics, Faculty of Science, University of Science and Technology of Oran, 31000, Algeria

………………………………………………………


Keys word : DFT, FP-LAPW, XMnAs, magnetic properties.

Abstract

First principles calculation based on the density functional theory (DFT) [1, 2] within the

generalized gradient approximation [3] are performed to investigate the electronic structure and

magnetic properties of Mn-based zinc blend diluted magnetic semiconductors X1-xMnxAs (X=Ga,

Al, In) for 0.25≤x≤0.75, the behavior of magnetic moment of X1-xMnxAs at each Mn sites as well

as the change in the half metallic behavior due to spin down electrons has been studied by

increasing the concentration of Mn atom and through changing X from Al to In.

For the structural properties, we found that with exception for GaMnAs, AlMnAs and InMnAs

obey to Vegard’s law, when the lattice constant decrease with increasing Mn contenents.

We show that the half metallic character disappears for x=0.5 for AlMnAs, while GaMnAs and

InMnAs are half metallic just for x=0.25.

We discuss the electronic structures, total and partial densities of states and local moment. We have

calculated exchange splitting energy, which reflect the effective potential of majority and the

minority spin. From the partial charge densities calculation, we study the nature of the bonding and

the Mn 3d states on these densities. Furthermore, we found that p-d hybridization reduce the local

moment of Mn from its free space value of 5 µB.

(1) Hohenberg P and Kohn W 1964 Phys. Rev. B136864

(2) Kohn W and Sham L J 1965 Phys. Rev.1401133

(3) J. P. Perdew et Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13244 (1992)



ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS THERMODYNAMIQUES DES

ALLIAGES TERNAIRES CrSi1-xGex et CrSn1-xPbx

I.ASFOUR1,*

D.RACHED 1

1 Laboratoire des matériaux magnétiques, Université Djillali Liabès,

………………………………………………………


Mot clés : DFT, FP-LAPW, Propriétés thermodynamiques, température critique, modèle

de Debye

Résumé :

L’objectif de ce travail est l’étude des propriétés thermiques et thermodynamiques des

alliages CrSi1-xGex et CrSn1-xPbx. Parmi les méthodes de premiers principes utilisés pour la

prédiction des propriétés des matériaux, nous avons utilisé la méthode des ondes planes

augmentées et linéarisée FP-LAPW1 implémenté dans le code Wien2k

2. Cette méthode est

basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT)3,4

. Nous avons utilisé

l’approximation du gradient généralisé (GGA) pour le traitement du terme de potentiel

d'échange et de corrélation. La déviation des paramètres de maille et des modules de

compressibilité en fonction de la concentration X par rapport à la loi de végard a été

observée pour les deux alliages, cela est expliqué par l’ approches de Zunger et al. L’étude

des propriétés électroniques révèle un caractère métallique pour les deux alliages CrSi1-

xGex et CrSn1-xPbx . En outre, un modèle de la solution régulière5 a été utilisé pour étudier

la stabilité thermodynamique des alliages, ce dernier indique essentiellement des lacunes

dans la phase de miscibilité, où nous avons pu déterminer la température critique. Enfin, le

modèle quasi-harmonique de Debye6 a été appliqué afin de voir la variation des propriétés

thermiques en fonction de la température et cela à différentes pressions considérés.

(1) Andersen O K 1975 Phys. Rev. B423063

(2) P. Blaha, K.Schwarz, J.Luitz, Wien2k, A Full Potentiel Linearized Augmented Plane Wave

Package for Calculating Crystal Properties, Vienna University of technology, Austria, 2001

(3) Hohenberg P and Kohn W 1964 Phys. Rev. B136864

(4) Kohn W and Sham L J 1965 Phys. Rev.1401133

(5) Swalin R A 1961 Thermodynamics of solids (New York: Wiley

(6) Blanco M A et al2004Comput. Phys. Commun.15857



A STUDY OF THE PHASE TRANSITIONS, ELECTRONIC

STRUCTURES AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF

MG2X (X= GE, SI AND SN) UNDER HIGH PRESSURE

M.Guezlane 1, H.Baaziz

2, Z.Charifi

2, S.Noui

1, T.Bentersia

1

1Physics Department, Faculty of Science, University of Batna, 05000 Batna, Algeria

2Physics Department, Faculty of Science, University of M’sila, 28000 M’sila, Algeria

………………………………………………………


Keywords: DFT, phase transitions, thermodynamic.

ABSTRACT

Compared to most other silicides, the Mg2Si is the only possible stochiometric

compound in the Mg-Si alloy as well as the Mg2Sn and Mg2Ge. They have attracted much

attention in the last few years with their very important properties. Their relatively high

melting points (1358°K, 1030°K and 1390°K for the Mg2Si, Mg2Sn and Mg2Ge

respectively) and high electrical conductivity make them very useful for high

thermoelectric material applications in the temperature range from 500 to 800 K. The

Mg2X (X= Ge, Si and Sn) as lightweight materials with high specifics strengths, and high

specifics elastics modulus were proposed to be suitable materials for the automotive

products and manufacturing processes, and due to their narrow gaps (Eg~0.3–0.6 eV) they

can be used as an infrared detector in the wavelength range from 1.2 to 1.8µm. Finally

their non-toxic compounds make them environment friendly.

In this work, we investigate electronic structures, phase transitions, electronique

properties and some thermodynamic properties of Mg2X (X= Ge, Si and Sn) under high

pressure. To reach this goal, we use the full-potential linearized augmented plane wave

(FP-LAPW) method with three approximations ( GGA, LDA and EV-GGA), which are

based on exchange-correlation energy optimization, to calculate the total energy. We also

used for the thermodynamic properties and to see the effect of temperature on the previous

results the GIBBS2 program based on Gibbs relations with our results obtained by the

GGA approximation. The fully relaxed structure parameters of Mg2X (X= Ge, Si and Sn)

compounds are in a good agreement with previous experimental data. Our results

demonstrate that Mg2X (X= Ge, Si and Sn) undergoes two pressure-induced phase

transitions. The first one is from the cubic anti-fluorite (Fm m) structure to the

orthorhombic anti-cotunnite (Pnma) structure. The second transition is from the

orthorhombic anti-cotunnite structure to the hexagonal Ni2In-type (P63 mc). Those

calculated results are in good agreement with the previous obtained experimental data. We

characterized in detail all the structural parameters of the high pressure phases. A

significant difference in structures parameters observed at high pressure between the

calculated and experimental results is highlighted and analyzed. Finally, the electronic and

thermodynamic properties are discussed, the first one show that Mg2X (X= Ge, Si and Sn)

compounds became metallic at high pressure.




AB INITIO CALCULATIONS OF STRUCTURAL,

ELECTRONIC, THERMODYNAMIC AND THERMAL

PROPERTIES OF ZnSexTe1-x TERNARY ALLOYS

A.Boumaza1,*

, O.Nemir1, F.Oumelaz

1, L.Hamioud

1, S.Ghemid

1, H.Meradji

1, F.El Haj

Hassan2

1 Laboratoire LPR, Département de Physique, Faculté des Sciences,Université Badji Mokhtar BP 12 Annaba

Algérie 2 Laboratoire de Physique des Matériaux, Faculté des Sciences, Université Libanaise, Elhadath, Beirut,

Lebanon ………………………………………………………


Key words : FP-LAPW, Band structure, Critical temperature, Debye model.

Abstract :

A theoretical study of the structural, electronic, thermodynamic and thermal properties of

ZnSexTe1-x semiconductor alloy in zinc-blend phase were investigated by performing first

principles within the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method1. We use

both Wu-Cohen (WC)2 and Engel-Vosko generalized gradient approximation (EV-GGA)

3 that is

based on exchange-correlation energy optimization for calculating the total energy and

corresponding potential, respectively. Deviations of the lattice constants from Vegard's law and the

bulk modulus from linear concentration dependence were observed for the alloy. The electronic

band structure for the binary compounds and their ternary alloys are given. . In addition, the

thermodynamic stability of the alloys was investigated by calculating the phase diagram of alloys.

The quasi-harmonic Debye model is applied to determine the thermal properties.

(1) O.K Anderson, Phys. 1975, Rev. B42 3060.

(2) Z Wu and R.E Cohen, Phys, 2006, Rev. B 73 235116.

(3) E Engel and S.H Vosko, Phys, 1993, Rev. B 47 13164.



ETUDE DES PARAMETRES THERMODYNAMIQUES DES MATERIAUX DE REFERENCE UTILISES DANS

DIFFERENTES TECHNIQUES D’ANALYSE THERMIQUE ET DE CALORIMETRIE

Laâmari Hayet1,*

, El.djemai Belbacha 2

1,2 Laboratoire des études physicochimiques des matériaux, Département des sciences de la matière,

Faculté des sciences, Université de Batna, 05000 Batna, Algérie

………………………………………………………


Mots clés : La calorimétrie différentielle (DSC), matériaux de référence, méthode des

volumes finis.

Résumé :

Les méthodes fondamentales d’analyse thermique et de calorimétrie telles que l’analyse

thermique simple, l’analyse thermique différentielle (ATD )et la calorimétrie différentielle

(DSC) utilisées dans les laboratoires d’analyse physico-chimique permettent la

caractérisation du comportement des matériaux de référence et la détermination des

principaux paramètres thermodynamiques de transformation ou de réaction tels que : la

température, la capacité calorifique Cp, l’enthalpie de changement de phase ΔΗ .

L’objet de ce travail est la modélisation numérique de l’équation de la chaleur en

coordonnées cylindriques en 2D, en utilisant la méthode des volumes finis pour la

détermination des différents paramètres thermodynamiques de quelques matériaux de

référence tels que : alumine Al2O3, molybdène Mo, cuivre Cu, aluminium Al, telles que :

les lignes isothermiques, la température de transformation, la capacité calorifique,

l’enthalpie de changement de phase.

(1) Y. ZERAOULI, A. J. EHMIMED , J.P. DUMAS, "Heat transfers model during the melting of

a dispersed binary solution". International Journal of Thermal Sciences. Vol. 39, n°7, 780-

796 (2000).

(2) J. EHMIMED, Y. ZERAOULI, J.P. DUMAS , A.MIMET, "Heat transfers model during the

crystallization of a dispersed binary solution". International Journal of Thermal Sciences,

Vol 42, 33-46 (2003).

(3) S.V.Patankar, "Numerical Heat Transfer Fluide Flow", Hemisphere Publishing, corporation,

1980.

(4) R.Sabbah, An Xu-wu, J.S.Chikos, M.L.Planas Leitao, M.V.Roux et LA.Torres,"Reference

materials for calorimetry and differential thermal analysis", Thermochimica Acta 331 93-204

(1999).

(5) Bernhard Wunderlich," The tribulations and successes on the road from DSC to TMDS in the

20th centry the prospects for the 21

st century". Journal of Thermal analysis and calorimetry.

Vol.78 7-31(2004).




CALCUL AB-INITIO ET OPTIMIZATION

THERMODYNAMIQUE DES SYSTEMS BISMUTH-

YTTERBIUM ET BISMUTH-SAMARIUM

A. SAID-AMER, Y. DJABALLAH et A. BELGACEM-BOUZIDA

Laboratoire d’Etude Physico-chimique des matériaux (LEPCM)

Département des Sciences de la matière, Faculté des Sciences, Université de Batna ………………………………………………………

e.mail: [email protected]

Mots clés : Diagramme de phases, alliages binaires, CALPHAD, calcul ab-initio, Bi-Yb,

Bi-Sm.

Résumé:

Dans le présent travail on a étudié deux systèmes binaires Bismuth-Ytterbium et Bismuth-

Samarium pour la première fois, par une approche hybride : CALPHAD (CALcul of

PHAse Diagrams) et la méthode du premier de principes (ab-initio).

Les données expérimentales sur les alliages (Bi-Yb) et (Bi-Sm) sont très limitées et donc la

contribution des calculs ab-initio est très utile pour clarifier certaines incertitudes sur la

stabilité des phases et l'estimation des enthalpies de formation de phases solides. Les

diagrammes de phases expérimentaux des systèmes Bi-Yb et Bi-Sm présentent cinq

composés définis chacun : Bi2Yb, Bi10Yb11, Bi3Yb4, Bi3Yb5, BiYb2, BiSm2, Bi3Sm4,

Bi3Sm5, BiSm et Bi2Sm. Les énergies totales de ces composés ont été calculés par la

méthode de la théorie fonctionnelle de densité (DFT) avec l'approximation du gradient

généralisé (GGA) via le package de simulation Vienne ab-initio (VASP) [1].

L’optimisation thermodynamiques des systèmes (Bi-Yb) et (Bi-Sm) est effectué par la

méthode CALPHAD en se basant sur les enthalpies de formation déjà calculées et

quelques données expérimentales concernant les points d’équilibres entre phases.

Les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux [2-4], comme on

a constaté une bonne cohérence entre les diagrammes de phases calculés et les grandeurs

thermodynamiques correspondants

Référence :

[1] J G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 54 (1996) 11169–11186.

[2] T. F. Maksudova, P. G. Rustamov and O. M. Aliev, Journal of the Less-Common

Metals, 109 (1985) L19 - L23

[3] F. M. Sadigov, O. M. Aliyev and P. G. Rustamov, Journal of the Less-Common Metals,

113 (1985) L17 - L19

[4] K.A.Gschneidner and F.W.Calderwood, Bulletin of alloys phase diagrams vol10 No 4

.1989



COUPLAGE CALPHAD-AB-INITIO POUR L’ETUDE

THERMODYNAMIQUE DU SYSTEME Co-Mg

Nawel Djenane et Yassine Djaballah


Département des Sciences de la matière, Faculté des Sciences, Université de Batna

……………………………………..

e-mail: [email protected],

Mots clés :

Diagramme de phases, système Co-Mg, thermodynamiques, Calphad, calcul Ab-initio.

Résumé:

L’objectif de ce travail est la modélisation thermodynamique du système binaire Co-Mg

moyennant deux méthodes : la méthode CALPHAD (Calculation of phase diagrams) et les

calculs ab-initio.

La méthode Calphad est une méthode très importante pour la modélisation des propriétés

thermodynamiques des diagrammes de phases de systèmes à plusieurs composants. Cette

méthode est basée sur une approche semi-empirique en modélisant les enthalpies libres des

différentes phases existantes dans un système. Par conséquent des données expérimentales

fiables sont nécessaires pour la description des propriétés thermodynamiques des phases.

Les principes de base de cette méthode consistent à harmoniser un ensemble de ces

informations expérimentales et théoriques. Les données thermodynamiques théorique sont obtenues

par les méthodes de calcul ab initio. Les enthalpies de formations des composés définies qui

précède le calcul de diagramme sont obtenues par un calcul de premier principe basé sur des

simulations quantiques appelées également méthodes ab-initio qui permet la détermination

théorique de diverses propriétés (électroniques, structurales, énergétiques, … etc) de la matière

sans recours aux outils expérimentaux.

Le diagramme de phases du système Co-Mg contient un seul composé défini qui est le Co2Mg. Son

enthalpie de formation est calculée en utilisant le code Wien2k basé sur la méthode « full-potential

linearized augmented plane-wave » et l’approximation GGA « Generalized gradient

approximation ». L'évaluation CALPHAD du système de Co-Mg a été alors menée en considérant

l’enthalpie de formation calculée et les données expérimentales des équilibres entre phase. La

phase liquide a été modélisée avec le polynôme de Redlich-Kister. Les résultats obtenus sont

en bon accord avec les résultats expérimentaux.




ASSESSMENT OF THE GOLD-SCANDIUM SYSTEM

A. BENMECHRI, Y. DJABALLAH et A. BELGACEM-BOUZIDA


Département des Sciences de la matière, Faculté des Sciences, Université de Batna

…………………………………………………

e-mail: [email protected]

Key word: First-principles calculation; phase diagrams; Au–Sc; intermetallics; crystal

Structure

Abstract

First-principles calculations within density functional theory (DFT) with the projector

augmented-wave technique (PAW) were used to investigate the stabilities of intermetallics

in the Au-Sc system at 0 K. The intermetallics considered here were investigated in their

observed experimental structures: Au4Sc, Au3Sc, Au2Sc, AuSc and AuSc2. The

Information learned from this study were used to carry out the thermodynamic assessment

Au-Sc binary system by using the CALculation of PHase Diagrams (CALPHAD). The five

intermetallic compounds, already cited, in this system, were treated as stoichiometric

phases.




L'EFFET DE LA PRESSION SUR LES PROPRIETES

STRUCTURALES ET ELECTRONIQUES DE SYSTEME

BINAIRE CeX (X= S, Se,Te)

F.Soltani

1,H. Baaziz

2, Z.Charifi

2

1Physics Department, Faculty of Science, University of Batna, 05000 Batna, Algeria

2Physics Department, Faculty of Science, University of M’sila, 28000 M’sila, Algeria

……………………………………….

Corresponding author : e-mail: [email protected]

Mots-Clés : DFT, FP-LAPW , GGA, La structure de bande , Transition de phase

Résumé

Dans ce travail nous avons présenté une étude théorique sur les propriétés structurales et

électroniques des composés : CeX (X= S, Se,Te). Les calculs ont été effectués par la

méthode de calcul des ondes planes augmentées (FPLAPW), qui se base sur la théorie de la

fonctionnelle de la densité (DFT) dans le code Wien2K. Nous avons utilisé

l’approximation de la densité locale (LDA) et l’approximation du gradient généralisé

(GGA) pour le terme du potentiel d’échange et de corrélation (XC). Pour calculer la

propriété structurale et les propriétés électroniques, On a utilisé l’approximation LDA,

GGA.

Nos résultats montrent que les CeX (X= S, Se,Te), se cristallisent dans la structure NaCl

(B1) et subissent une transition vers la phase B2 sous l’effet de la pression. Les valeurs du

paramètre de réseau d’équilibre sont en accord avec les résultats expérimentaux

disponibles.



FIRST-PRINCIPLES STUDY OF STRUCTURAL, ELASTIC

AND THERMODYNAMIC PROPERTIES OF GeX2O4 (X=

Mg, Zn, Cd) UNDER PRESSURE

A. Candan1,*

, G. Uğur2, Y. Djaballah

3 and A. Belgacem-Bouzida

3

1Central Research and Practice Laboratory (AHİLAB), Ahi Evran University, 40100 Bağbaşı- Kırşehir,

Turkey

2Faculty of Science, Department of Physics, Gazi University, 06500 Ankara, Turkey


Université de Batna, Rue Chahid Boukhlouf ,05000 Batna, Algeria.

………………………………………..

* Corresponding author: [email protected]

We have investigated the structural, elastic and thermodynamic properties of GeX2O4 (X=

Mg, Zn, Cd) under pressures using norm-conserving pseudo-potentials within the

generalized gradient approximation correction (GGA) in the frame of density functional

theory. The lattice constants and the elastic constants under pressures are also extensively

obtained. We have found a linear dependence of elastic constants with applied pressure.

The dependencies of the Debye temperature, sound velocity, entropy and heat capacities on

the temperature and the pressure are predicted. The Debye temperature value increases in

the following sequence: (GeCd2O4) < (GeZn2O4) < (GeMg2O4). The obtained results are

interpreted with available theoretical results.



INVESTIGATION OF ELECTRONIC, PHONON AND

THERMODYNAMIC PROPERTIES OF QUATERNARY

HEUSLER ALLOYS CoFeTiY (Y = As ve Sb): AN AB-

INITIO STUDY

A. İyigör1,*

, Ş. Uğur2, Y. Djaballah

3 and A. Belgacem-Bouzida

3

1Central Research and Practice Laboratory (AHİLAB), Ahi Evran University, 40100 Bağbaşı-Kırşehir,

Turkey

2Faculty of Science, Department of Physics, Gazi University, 06500 Ankara, Turkey


Université de Batna, Rue Chahid Boukhlouf ,05000 Batna, Algeria

…………………………………………


Employing first-principle calculations, we have investigated structural, electronic and magnetic,

vibrational and thermodynamic properties of quaternary Heusler alloys CoFeTiY (Y = As ve Sb).

These alloys belong to a class of highly spin-polarized materials with cubic LiMgPdSn-type

structure. The calculated lattice constants and bulk modulus are reported, which are in good

agreement with the available experimental results and the previous theoretical data. Analysis of the

electronic band structures and density of states for CoFeTiY (Y = As ve Sb) revealed that the spin-

up bands are metallic, whereas the spin-down bands exhibit gaps. The ductility and the brittle

mechanisms for these alloys are discussed via the elastic constants Cij. The values of heat capacity

and Debye temperature at different temperatures are also obtained successfully. The phonon

dispersion relations of quaternary Heusler alloys CoFeTiY (Y = As ve Sb) alloys are calculated for

the first time using the density functional theory and the direct method with 2 × 2 × 2 supercell.




MgxZn1-xO ALLOYS FOR PHOTOVOLTAIC APPLICATIONS

A.B. A. Rouabhia1, 3,

*, B. Amrani2, F. Hamdache

3

1 Unité de Recherche en Energies Renouvelables en Milieu saharien. U.R.E.R_MS.

Centre de développement des Energies Renouvelables(C.D.E.R).Adrar 01000. Algérie 2 Laboratoire de physique des couches minces et matériaux pour électronique

Département de physique, Faculté des sciences Université d’Oran. Oran 31000. Algérie 3 Laboratoire de physique des plasmas, Matériaux conducteur et leurs applications

Département de physique, Faculté de sciences (U.S.T.O).Oran 31000. Algérie ………………………………………………………


Key words: FP-LAPW, alloy MgxZn1-xO, bowing gap, thermodynamic.

Abstract:

The first ab initio calculations were carried out for the structural, electronic and

thermodynamic properties of the wide band gap semiconductor alloy MgxZn1−xO

employing the full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method. We

use both Perdew-Burke-Ernzerhof and Engel-Vosko generalized gradient approximations

of the exchange-correlation energy. The effect of composition on lattice constants, bulk

modulus, band gap and effective mass of the electron was investigated. The microscopic

origins of the gap bowing were explained by using the approach of Zunger and coworkers;

we have concluded that the band gap energy bowing was mainly caused by the chemical

charge-transfer effect, while the volume deformation and the structural relaxation

contribute to the gap bowing parameter at smaller magnitude. On the other hand, the

thermodynamic stability of MgxZn1-xO was investigated by calculating the excess enthalpy

of mixing ∆Hm as well as the phase diagram.




HEAT TRANSFER STUDY IN BINARY ALLOYS

SOLIDIFICATION: Sn-Pb, Pb-Sb

Adouane Samira, Belbacha El-djemai

Physico-chemical studies of materials laboratory, Facultyof Sciences, University of Batna,

Algeria

Keywords: Solidification, Heat transfer, Nucleation, Growth morphologies, Liquid/solid

interface, Sn-Pb&Pb-Sb alloys

Abstract:

Simulation of solidification processes has been of interest for a number of years not only

because of its scientific value in understanding pattern formation in nature but also because

of its importance in many technological applications. The classical Stefan problem is well

accepted for modeling the solidification of pure materials and alloys. The two-dimensional

model is based on the resolution of heat transfer equation, including the latent heat term.

For solving this equation a finite volume method was used. Model obtained from solving

heat transfer equation has led to results for the temperature changes over cooling time for

Antimony-Lead and Lead-Tin alloys at various compositions.Cooling curves obtained by

modeling were compared with the ones obtained from the literature, and good agreement

of results was obtained.

References:

[1]. Caroli, B., Caroli, C., Misbah, C.,Roulet,B. Journal of Physics, 1985,46,401-413.

[2]. Rosa,D. M., Spinelli, J. E., Ferreira,I. L., Garcia, A., Journal of Alloys and

Compounds, 2006 422, 227–238.

[3]. Kurz, W., Giovanola, B.,Trivedi, R., Acta Metallica, 1986, 34, 823-830.

[4]. De Souza, E. N., Cheung, N., Garcia, A.,.. Journal of Alloys and Compounds, 2005

399, 110–117.

[5]. Radovic, Z., Lalovic, M.,Journal of Materials Processing Technology,2005, 160,156–

159.

[6]. Sá, F., Rocha, O. L., Sequeira,C. A., Garcia,A.,Materials Science and Engineering,

2004 A373,131-138.

[7]. Silva, J. N., Moutinho, D. J.,Moreira, L., Ferreira,I. L., Rocha,O. L.,Journal of alloys

and Compounds, 2009, 478, 358-366.



MODELISATION THERMODYNAMIQUE DES

DIAGRAMMES D’EQUILIBRE DE PHASES DES

SYSTEMES BINAIRES (Cu-Ca) ET (CuYb)

Chahira Hamizi1,2

et Yassine Djaballah1

1Laboratoire d’Etude Physico-chimique des Matériaux (LEPCM), Département des Sciences de la Matière,

Faculté des Sciences, Université de Batna, Algérie. 2Département de Physique, Faculté des Sciences et de la technologie, Université de khenchela, Algérie.

………………………………………………

e-mail: [email protected],

Mots clés : Diagramme de phases, CuCa, CuYb, BATNABIN, Calphad.

Résumé:

L’industrie exige actuellement, des alliages de plus en plus complexes pour des

applications qui requièrent des caractéristiques physiques de plus en plus performantes. La

connaissance des propriétés physico-chimiques de tels matériaux nécessite d’abord la

détermination de leurs grandeurs thermodynamiques puis la prévision de l’évolution de

leurs propriétés thermomécaniques lors de l’usage industriel.

La caractérisation complète du système n’est établie qu’avec la description de toutes ses

grandeurs thermodynamique. Cela est possible de sa modélisation car celle-ci justement à

écrire, pour toutes ces phases, l’enthalpie libre qui contient toute l’information

thermodynamique.

L’objectif de ce travail est d’apporter une étude détaillée aux systèmes (Cu-Yb) et (Cu-Ca),

afin de clarifier leurs propriétés physico-chimiques. L’optimisation des fonctions

thermodynamiques et la restitution des diagrammes d’équilibres de phases est effectué

grâce au logiciel BATNABIN, Ce programme est basé sur la collection d’un ensemble

incomplet des données expérimentales et la modélisation de l'enthalpie libre de chaque

phase existante dans le système. Le modèle de Redlich-Kister est utilisé pour décrire

l'enthalpie libre d'excès des phases non stœchiométriques.

Cette étude a donné des résultats très satisfaisant soit pour les diagrammes de phases ou les

grandeurs thermodynamiques en comparaison avec les données expérimentales de la

littérature.

Référence :

[1] A. Indelli and A. Pelenzona, J. Less-common Met, 25 , 333-335 (1971).

[2] P. R. Subramanian and D. E. Laughlin, Bulletin of alloy diagrams, 9 (3a), (1988).

[3] G . Bruzzone, J. Less-common Met, 25,361-366(1971).

[4 ] D. J. Chakarabarti and D.E. Alcoa, Bulletin of alloy phase diagrams, 5 (6) (1984).

[5] Y. Djaballah, Thèse de doctorat, Université de Batna, (2005).




Ab Initio Study of the electronic and thermal Properties of

Full Heusler Compounds Fe2VX (X=Al, Ga)

M. KHALFA1*, H. KHACHAI

2

1 Physics Department, Djillali Liabes University of Sidi Bel-Abbes, Algeria

2 Applied Materials Laboratory (AML), Physics Department, Djillali Liabes University of Sidi Bel-Abbes,

Algeria ………………………………………………………


Keywords: Full Heusler; FP-LAPW; structural properties; thermal properties

Abstract :

Ternary Fe2VZ (Z=Al, Ga) intermetallic represents part of heusler family1 type X2YZ

compound where X and Y are transition metals, and Z is a main group element which

crystallize in in cubic L21 structure. The Fe2VAl and Fe2VGa intermetallics have recently

attracted great attention due to their unusual magnetic, transport, electrical and thermal

properties 2 3 4 5 6

, NMR measurements indicate stoichiometric Fe2VAl and Fe2VGa to be

nonmagnetic semimetals and reveal a small density of states DOS at EF within the

pseudogap7 8

, , in agreement with theoretical work9 10

.

In this work full-potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW)11

within

the density functional theory (DFT)12

, and within generalized gradient approximation

(GGA)13

are applied to investigate the electronic and thermal properties of Fe2VAl and

Fe2VGa compounds.

Thermal effects on some macroscopic properties of Fe2VX are predicted using the quasi-

harmonic Debye model in which the lattice vibrations are taken into account. We have

obtained successfully the variations of the primitive cell volume, volume expansion

coefficient, heat capacities and Debye temperature with pressure and temperature in the

ranges of 0–40 GPa and 0–1500 K. For the first time, the numerical estimates of the

thermal properties are performed for Fe2VX with X = Al, Ga.

(1) F. Heusler, V. Deut. Phys. Ges. 5 1903 219.

(2) Nishino Y, Kato M and Asano S, U, Phys. Rev. 1997 Lett. 79 1909.

(3) Endo K, Matsuda H and Ooiwa K I, J. Magn. Magn. Mater 1998 177–181 1437.

(4) Y. Nishino, Mater. Trans 2001.42, 902 ().

(5) M. Kato, Y. Nishino and U. Mizutani J. Phys: Condens. Matter 2000, 12 1769.

(6) Y. Nishino, H. Kato and M. Kato, Phys. Rev. B 2001 63, 233303.

(7) Lue Chin-Shan and Ross J H Jr Phys. Rev 1998 B 58 9763.

(8) Lue C S and Ross J H Jr Phys. Rev. 2001 B 63 054420.

(9) Weht R and Pickett W E Phys. 1998 Rev B 58 6855.

(10) Bansil A, Kaprzyk S, Mijnarends P E and Toboła J Phys. 1999 Rev B 60 15 132.

(11) Madsen G K H, Blaha P, Schwarz K, Sj¨ostedt E and Nordstr¨om L Phys. Rev. 2001 B 64

195134.

(15) P. Hohenberg, W. Kohn, Phys. Rev. B 136 (1964) 864.

(16) Perdew J P, Burke S and Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett.77 3865.



Elastic, thermic and electronic properties

calculations of the filled skutterudite CeOs4P12

S.Benalia 1, 2

, D. Rached 1

, H. Rached1 and H. Righi

3

1 Laboratoire des Matériaux Magnétiques, Faculté des Sciences, UniversitéDjillaliLiabès de Sidi Bel-Abbès,


2 Département des Sciences de la Matière, Institue des sciences et des technologies, Centre universitaire de

Tissemsilt, Tissemsilt 3800, Algerie.

3Université El-HadjLakhder Batna 05000, Algérie

Keywords: Skutterudite, FP-LMTO, electronic properties, elastic constants.

Abstract:

The full-potential linear muffin-tin orbital method (FP-LMTO) within the local

density approximation (LDA) using the Perdew-Wang parameterization is used to calculate

the structural, electronic and elastic properties of the filled skutterudite CeOs4P12. The

thermodynamic properties are predicted through the quasi-harmonic Debye model, in

which the lattice vibrations are taken into account. The variation of the bulk modulus,

lattice constant, heat capacities and Debye temperature with pressure and temperature

aresuccessfully obtained. The results of the electronic properties show that this compound

is an indirect band gap material (Γ-N). A special interest has been made to the

determination of the elastic constants since there have been no available experimental and

theoretical data. The energy band gaps and their volume and pressure dependence are also

investigated.



AB-INITIO INVESTIGATION OF STRUCTURAL,


In1-xBxAs TERNARY ALLOYS

O. Nemiri1, 2,*

, F. Oumelaz1, 2

, A. Boumaza2, L. Hamioud

2, S. Ghemid

2, H. Meradji

2

1ENSET, Ecole Normale Supérieure d’Enseignement Technologique de Skikda, Alger

2Laboratory LPR, Department of Physics, Faculty of Science University Badji Mokhtar, Annaba, Algeria

………………………………………………………

* Corresponding author: email [email protected]

Key words: FP-LAPW, DFT, In1-xBxAs, thermodynamic properties.

Abstract:

Ab-initio self-consistent calculations have been performed to study the structural,

electronic and thermodynamic properties of In1-xBxAs semiconductor alloys, we have

performed first principles calculations using full potential linearized augmented plane

wave (FP-LAPW) method.1 in the frame of the density functional theory (DFT).

2. The

generalized gradient approximation (GGA) of Wu and Cohen.3 was used as the exchange

correlation potential to calculate the structural properties. The modified Becke-Johnson

potential (mBJ).4,5

was utilized to calculate the electronic properties.

The lattice constant for In1-xBxAs alloys exhibits a marginal deviation from the Vegard’s

law. A large deviation of the bulk modulus from linear concentration dependence (LCD)

was observed for our alloys. To determine the thermodynamic properties of In1-xBxAs

alloys under high temperature and high pressure we have applied the quasi-harmonic

Debye model.6. The thermodynamic parameter such as the Debye temperature, heat

capacity and entropy were computed.

Our results agree well with the available theoretical and experimental data in the literature.

(1) O. K. Anderson, Phys. Rev, 1975, B 42 3060

(2) P. Hohenberg , W. Kohn, Phys. Rev, 1964, 136 B864

(3) Z. Wu, R.E. Cohen, Phys. Rev, B 73, 2006, 235116.

(4) F. Tran, P. B. Laha, Phys. Rev. Lett. 102, 2009, 226401.

(5) A. D. Becke, E. R. Johnson, J. Chem. Phys. 124 , 2006, 221101-221105

(6) M.A. Blanco, E. Francisco, V. Luaña, Comput. Phys. Commun. 158 , 2004, 57.



STRUCTURAL, ELECTRONIC AND THERMODYNAMIC

PROPERTIES OF AlX AND GaX

(X = P AND Sb) BINARY COMPOUNDS: AB-INITIO STUDY

F. Oumelaz1,2,*

, O. Nemiri1, 2

, A. Boumaza2, L. Hamioud

2, S. Ghemid

2, H. Meradji

2

1ENSET, Ecole Normale Supérieure d’Enseignement Technologique de Skikda, Alger

2Laboratory LPR, Department of Physics, Faculty of Science University Badji Mokhtar, Annaba, Algeria

………………………………………………………

* Corresponding author: email [email protected]

Key words: FP-LAPW, DFT, AlX, GaX, thermodynamic properties.

Abstract:

The structural, electronic and thermodynamic properties of AlX and GaX (X = P and Sb) binary

compounds have been investigated by using full potential linearized augmented plane wave (FP-

LAPW) method.1 based on density functional theory (DFT).

2 For structural properties the

exchange-correlation potential was computed by using the generalized gradient approximation

(GGA) in the new form (WC) proposed by Wu and Cohen 3, and with the Perdew-Burk-Ernzerhof

(PBE-GGA) 4. To find the exact band gap of our binary compounds, the energies band gap have

been calculated using the WC-GGA approximation, and modified Becke-Johnson (mBJ) exchange

potential approximation 5, 6

.

For these binary compounds, the lattice parameters, bulk modulus and band gap energy are

computed.

Pressure and thermal effects on some macroscopic properties such as lattice constant, bulk

modulus; Debye temperature and heat capacities are predicted using the quasi-harmonic Debye

model.7

Our results are in reasonable agreement with the available theoretical and experimental data in the

literature.

(1) O. K. Anderson, Phys. Rev, 1975, B 42 3060

(2) P. Hohenberg , W. Kohn, Phys. Rev, 1964, 136 B864

(3) Z. Wu, R.E. Cohen, Phys. Rev, B 73, 2006, 235116.

(4) J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett, 1996, 77 3865

(5) A. D. Becke, E. R. Johnson, J. Chem. Phys. 124 , 2006, 221101-221105

(6) F. Tran, P. B. Laha, Phys. Rev. Lett. 102, 2009, 226401.

(7) M.A. Blanco, E. Francisco, V. Luaña, Comput. Phys. Commun. 158, 2004, 57.



ANALYSIS OF BINARY PHASE DIAGRAMS USING AN

IMAGE PROCESSING APPROACH: CASE STUDY OF

GE-CS ALLOY

Y. Tamerabet*, T. Bentrcia, F. Adjaj*

*Laboratoire d’étude physico-chimique des matériaux (LEPCM), Faculté des sciences, Université de Batna,

Algérie.

………………………………………………………

* Corresponding author :[email protected].

Key Words: Phase diagrams, Image processing.

Abstract

Nowadays, accurate knowledge of phase diagrams constitutes not only an essential step for

the practical design of innovative devices but also an effective solution of engineering-

related problems basically with the tremendous downscaling process towards the nanoscale

realm. The properties of many new materials which are widely used in different fields are

not well described leading to significant drawbacks in their applications, where in the most

frequent case the thermochemical data are unreliable or lacking, and thus the deduced

Gibbs functions are limited in terms of the representativity of the generated phase diagram

in addition to the costs associated with their manipulation. Such anomaly cannot be

alleviated without considering additional processing steps to be included with the whole

modeling procedure of the phase diagram. Hence, it’s clear that the development of

efficient approaches required for the analysis of alloys properties is a mandatory feature,

particularly in the field of phase equilibrium. In order to provide better assessment of phase

diagrams, especially with the objective of reducing the total size and conserving only

pertinent information, an image processing based approach is proposed in this paper. First,

we give some aspects of thermodynamics modeling, after that, we review the various steps

of our proposed image processing based approach. Then, we pass to the simulation and

obtained results, as a convenient case study we focused on the Ge-Cs system. Finally, we

provide some concluding remarks and future work directions. The proposed approach

exercised on Ge-Cs alloy was shown to exhibit good performances, it can be easily

extended and applied to more complicated binary systems.



DENSITY FUNCTIONAL STUDY ON THE STABILITY AND

MECHANICAL PROPERTIES OF ZN1-XCAXS TERNARY

ALLOYS

S. Labidi 1*

, J. Zeroual 1, K. Klaa

1, A. Lakel

1, M. Labidi

1,2

1 Laboratoire des Nanomatériaux, Corrosion et Traitements de Surfaces, Département de Physique, Faculté

des Sciences, Université de Annaba, Algeria

2 Ecole Préparatoire aux Sciences et Techniques, B.P.218 Annaba 23000 Cité safsaf

……………………………………

[email protected]

Keywords: Zn1-xCaxS; FP-LAPW; elastic parameters; critical temperatures.

Abstract

We have investigated the structural, mechanical and thermodynamic behavior of the

rocksalt ZnS and CaS compounds and their ternary alloys Zn1-xCaxS by means of first

principles calculations using the full-potential augmented plane wave (FP-LAPW) method

within the generalized gradient approximation (GGA). Ground state properties such as the

lattice parameters a, bulk modulus B, and the elastic parameters (C11, C12, and C44), have

been directly calculated and compared to previous experimental and theoretical results

when available. The thermodynamic stability of this alloy was investigated by calculating

the excess enthalpy of mixing mH as well as the phase diagram.

References

(1) S. labidi M. Boudjendlia, M. labidi and R. Bensalem, Chin. J. Phys. 52, 1081 (2014).

(2) S. Labidi, M. Labidi, H. Meradji, S. Ghemid, F. El Haj Hassan, Comput. Mater.

Sci.50, 1077-1082 (2011).



ETUDE THERMODYNAMIQUE DES DIAGRAMMES DE PHASES DES SYSTEMES BINAIRES PRESENTANT UNE

SOLUTION SOLIDE CONTINUE. APPLICATION AU SYSTEME BI -SB.

Amel Naceur,* Fouzia Adjadj, Salim Baidi

Faculté des Sciences, Département de Sciences de la matière

Université de Batna, Algérie.

* [email protected]

Key words : Liquidus, Solidus, Solution solide continue, Bi-Sb, Diagramme de phases,

Miscibilité totale à l’état solide

Résumé

Certains matériaux possèdent des propriétés thermoélectriques dont le principe réside dans

la conversion de l’énergie thermique en énergie électrique et inversement. Les dispositifs

thermoélectriques à base des alliages Bi-Sb sont, actuellement, constitués d’assemblage de

jonctions n et p de semi-conducteur. Leurs propriétés ont trouvé des applications dans deux

types de dispositifs(1,2)

.

Le travail que nous présentons consiste à recalculer les enthalpies libres relatives aux

alliages binaires Bismuth-Antimoine sur la base des données thermodynamiques relevées

dans la bibliographie. Ce calcul permet de retracer le diagramme de phases à partir d’un

programme, après l’obtention des fractions molaires correspondant à la tangente commune

des courbes d’enthalpie libre des deux phases liquide et solide et ce pour différentes

températures.

Pour ce faire, nous avons utilisé le logiciel Matlab comme langage de programmation et le

polynôme de Redlich – Kister(3)

comme modèle mathématique de développement de

l’enthalpie libre de Gibbs.

L’introduction des coordonnées de points (Composition x, Température T) extraits du

diagramme expérimental(4-6)

conduit à la résolution d’un système d’équations linéaires dont

l’objectif est de calculer les coefficients ajustables du modèle mathématique choisi.

L’injection de ces coefficients nous conduit à la résolution d’un système d’équations non

linéaires par la méthode de Newton-Raphson dans le but de récupérer les compositions

d’équilibre relatives aux deux courbes liquidus et solidus pour différentes températures.

Références

(1) F. Besse, Thèse doctorat, université de METZ, (1999).

(2) C. G. Garampon, Thèse Doctorat, Université de Grenoble, (2011).

(3) O. Redlich, A.T. Kister, Ind. Eng. Chem., 40, (1948),pp.345–348.

(4) A. A. Vecher, P. A. Poleshchuk, A. A. Kozyro and A. G. Gusakov, Zh. Fi. Khim. 57

(1983),

pp.871-874.

(5) J. P. Dismukes and W. M. Yim, J. Cryst. Growth 22 (1974), pp.287-294.

(6) H.Okamoto, « Binairy Alloys Phase Diagrams », Massalski B, 1, (1991), p. 787.




NUMERICAL STUTY OF THE SOLIDIFICATION OF TI+3

:

AL2O3 MATERIAL BY THE MICRO-PULLING DOWN (µ-PD)

TECHNIQUE

H.Azoui 1,*

, D.Bahloul 2, A.Laidoune

3

Facultés des Sciences, Département de Sciences de la Matière, Université El-Hadj-Lakhdar Batna.

1 rue Chahid Boukhlouf Mohamed El-Hadi, 05000 Batna, Algéria.

* Hanane Azoui: [email protected]

Keywords: Solidification, Titanium, Sapphire, Micro-pulling down (μ-PD) technique.

Abstract:

In this work we have studied the solidification of titanium doped sapphire in the growth

domain. Sapphire is a very important material because of its exceptional chemical and physical

properties [1]. For this raison sapphire is most used in several military, environmental, medical, and

industrial applications [2, 3] as: optical systems, watch windows, and cellular phone glasses,

optical fibers, wave guides for surgery, needles for laser therapy and medical power delivery

systems [2].

When titanium doped sapphire, this material has excellent mechanical, thermal, and optical

properties which allow the development of various systems especially laser systems [4]. The

growth of this material (Ti+3

: Al2O3) is performed using a relatively recent growing technique that

is the micro-pulling down (µ-PD) [1]. Because of the small amount of raw material, the μ-PD

method is used for research laboratories especially to search for new materials [2]. This process (µ-

PD) presents several advantages over other growing methods [2] and allows a stable growth of

shaped material with very good quality [3]. In this study we established a numerical, two-

dimensional finite volume model in cylindrical coordinates with an axisymmetric configuration. Our study emphasizes on the physical, optical and thermal properties of the liquid and solid phase,

also on the liquid/solid interface shape. Our model is in good agreement with experimental results

[5].

References:

(1) Fukuda T. Shaped Crystals, Growth by Micro- Pulling- Down Technique. Advances IN

materials Research 8., 2007.

(2) THIERRY DUFFAR. Crystal Growth Processes Based on Capillarity. Czochralski, Floating

Zone, Shaping and Crucible Techniques. John Wiley & Sons Ltd., © 2010.

(3) Chandra P. Khattak, Frederick Schmid. Growth of the world’s largest sapphire crystals. Journal

of Crystal Growth., 2001, 225.

(4) G. Alombert-Goget, K. Lebbou, N. Barthalay, H. Legal, G. Chériaux. Large Ti-doped sapphire

bulk crystal for high power laser applications. Optical Materials 36 ., 2014, 2004–2006.

(5) A. Laidoune. Croissance des fibres cristallines pour usage dans l’optoélectronique. Thèse de

doctorat. Université Hadj de Lakhdar – Batna,. 2010 Algeria.



THE EFFECT OF EXCESS ENERGY IN THE SIMULATION

OF DENDRITIC GROWTH USING THE PHASE FIELD

MODEL COUPLED WITH A CALPHAD DATABASE.

A. Kerboub,*

E. Belbacha ,A.Belgacem-Bouzida, A. Hidoussi, Y. Djaballah

Physico-chemical studies of materials laboratory, Faculty ofSciences, University of Batna,05000, Algeria ………………………………………………………

* [email protected]

Keywords:solidification; dendritic growth; phase field model; CALPHAD; excess energy.

Abstract:

In this work, we aim to use the Warren-Boettinger model for isothermal solidification to predict the

dendritic growth in binary alloys; using the phase field method coupled with a CALPHAD database

(CALculation of PHase Diagram). The main benefit of this work is to study the effect of the excess

energy in our prediction. We took in consideration, the contribution of the real solution interaction

parameter associated with the excess energy of mixing solid and liquid in the phase field equation

and the concentration equation. The model we proposed is able to simulate the microstructural

evolution of the regular and real solution NiCu by linking directly the phase field model to the

CALPHAD thermodynamic database. The comparison of the numerical calculations for the NiCu

irregular solution and the NiCu ideal solution shows that the addition of the excess energy has an

important effect on the dendrite form.



MODELISATION THERMODYNAMIQUE DU SYSTEME

(Ni-Zr)

I.Ameziane, A. Belcacem-Bouzida et Y. Djaballah

Laboratoire d’Etude Physico-chimique des Matériaux (LEPCM), Département des Sciences de la Matière,

Faculté des Sciences, Université de Batna, Algérie.

Résumé

On se basant sur les données thermodynamique expérimentales et théoriques très variées

de la littérature du système Nickel-Zirconium, ce système à été réoptimisé du point de vue

thermodynamique. L’approche utilisée est celle de CALPHAD (CALculation of PHAse

Diagrams) basé sur l’égalité des potentiels chimique de chaque constituant dans touts les

phases du système à l’équilibre à une température donnée. L’enthalpie libre G des phases

étendues α (liquide et phase primaires) comporte trois termes :

, tel que Gref

est l’enthalpie libre de référence concernant les

constituants purs, Gid

est l’enthalpie libre idéale obtenue en appliquant le modèle des

solution de substitution, est l’enthalpie libre d’excés de la solution obtenue en

effectuent une décomposition polynomiale selon les polynômes de Redlich-Kister. Les

coefficients ajustables contenant une partie enthalpique est une partie entropique sont

déterminés à partir d’un système d’équation surdéterminé établi moyennant les données

thermodynamiques de la littérature et le diagramme expérimental. Les huit composés

définis du système ont été traités comme des phases stœchiométriques.

Ainsi le diagramme de phase établi et les grandeurs thermodynamiques déterminées pour

le système (Ni,Zr) sont en accord avec le diagramme expérimental et les donnés

répertoriées dans la littérature

1er workshop international sur la thermodynamique...

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