Nous avons réalisé des calculs de structure électronique ab initio, basés sur la théorie de lafonctionnelle de la densité (DFT), pour étudier les propriétés des dislocations vis h111i dansles métaux de transition cubiques centrés (V, Nb, Ta, Mo, W et Fe). Dans tous ces éléments,le coeur facile non-dégénéré est la configuration d’énergie minimale et la configuration de coeurdissociée a une énergie très élevée, comparable ou plus élevée que celle du coeur difficile, encontradiction avec les prédictions des potentiels interatomiques. Nous avons mis en évidence destendances de groupe marquées sur l’énergie de coeur de la dislocation facile, reliées à la positiondu niveau de Fermi par rapport au minimum du pseudo-gap de la densité d’états électroniques.Notre travail fait aussi apparaitre un comportement atypique du fer, avec une énergie relativedu coeur difficile basse, proche de celle du point col entre deux coeurs faciles, conduisant à unpotentiel de Peierls plat autour de la configuration difficile, contrairement aux autres éléments.A partir de ces calculs DFT, nous avons construit le paysage énergétique à deux dimensionsdans le plan {111} (potentiel de Peierls) et nous avons étudié plusieurs propriétés relativesau glissement des dislocations, et en particulier l’énergie de formation de la paire de décrochementset la dépendance de la contrainte de Peierls en fonction de l’orientation cristalline.Nous proposons une modification simple de la loi de Schmid, qui prend en compte la trajectoirenon rectiligne de la dislocation et qui permet d’expliquer qualitativement pourquoi l’asymétriemaclage/antimaclage est moins marquée dans Fe que dans les autres métaux cubiques centrés. / We performed electronic structure ab initio calculations based on density functional theory(DFT) to study the h111i screw dislocation properties in body-centered cubic transition metals(V, Nb, Ta, Mo, W and Fe). In all investigated elements, the nondegenerate easy coreis the minimum energy configuration and the split core configuration has a high energy nearor above that of the hard core, contrary to interatomic potential predictions. A strong groupdependence of the core energy of the easy dislocation is also evidenced, related to the positionof the Fermi level with respect to the minimum of the pseudogap of the electronic density ofstates. Our work also reveals an atypical behavior in Fe, with a low relative energy at the hardcore position, close to that of the saddle configuration between easy cores, resulting in a flatPeierls potential around the hard core configuration, at variance with other elements. Fromthese DFT calculations, the two-dimensional energetic landscape in the {111} plane (Peierlspotential) is constructed and we investigated several properties of dislocation glide and in particular,the kink-pair formation enthalpy, as well as the dependence of the Peierls stress oncrystal orientation. We proposed a simple modification to the Schmid law that takes accountof the non-straight trajectory of the dislocation and that qualitatively explains why the twinning/antitwinning asymmetry is less pronounced in Fe than in other body-centered cubic metals.

Afin de mieux appréhender la plasticité des alliages métalliques, il est important de pouvoir décrire à l'échelle atomique les interactions entre dislocations et solutés et d’en déduire l’effet sur la mobilité des dislocations. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux métaux de transition cubiques centrés (CC), et en particulier au fer, en présence de solutés interstitiels. A l’aide de calculs en Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT), la structure de cœur de la dislocation vis de vecteur de Burgers b=½<111> a été étudiée dans le fer en présence de solutés de bore, carbone, azote et oxygène et dans les métaux CC des groupes 5 (V, Nb et Ta) et 6 (Mo, W) en présence de carbone. Nous avons mis en évidence dans le fer et les métaux du groupe 6 une reconstruction du cœur de la dislocation en présence de solutés, associée à une très forte énergie d’attraction dislocation/soluté. Un comportement différent a été observé pour le groupe 5, la configuration la plus stable pour le carbone étant un site octaédrique proche de la dislocation, sans reconstruction de cœur. Cette tendance de groupe a été reliée à la structure des mono-carbures. Les conséquences des interactions fortement attractives dans le fer en présence de carbone ont ensuite été développées. D’une part la ségrégation d’équilibre du carbone proche du cœur de la dislocation a été étudiée à l’aide de modèles en champ moyen et de simulations Monte Carlo. D’autre part, la mobilité de la dislocation décorée a été étudiée en modélisant le mécanisme de double décrochement, en lien avec des observations expérimentales en microscopie électronique à transmission / In order to improve our understanding of alloy plasticity, it is important to describe at the atomic scale the dislocation-solute interactions and their effect on the dislocation mobility. This work focuses on the body-centered cubic (BCC) transition metals, in particular Fe, in presence of interstitial solute atoms. Using Density Functional Theory (DFT) calculations, the core structure of the screw dislocation of Burgers vector b=½<111> was investigated in iron in presence of boron, carbon, nitrogen and oxygen solute atoms, and in BCC metals from group 5 (V, Nb, Ta) and 6 (Mo, W) in presence of carbon solutes. A core reconstruction was evidenced in iron and group 6 metals, along with a strong attractive dislocation-solute interaction energy. A different behavior was observed in group 5 metals, for which the most stable configuration for the carbon atom is an octahedral site in the vicinity of the dislocation, without any core reconstruction. This group tendency was linked to the structure of mono-carbides. Consequences of the strongly attractive dislocation-solute interactions in Fe(C) were then investigated. First the equilibrium segregation close to the dislocation core was studied using a mean-field model and Monte Carlo simulations. Then, the mobility of the dislocation in presence of carbon atoms was investigated by modeling the double-kink mechanism with DFT, in relation with experimental data obtained with transmission electron microscopy