Une modélisation précise des alliages magnétiques nécessite une description correcte des effets thermiques, tels que les vibrations du réseau, l’expansion thermique ainsi que les excitations et transitions magnétiques. Tous ces multiples effets sont corrélés les uns aux autres avec un impact important sur la stabilité des phases chimiques mais également sur de nombreux processus cinétiques. Un traitement approprié des différents degrés de liberté impliqués et de leur couplage est à l’heure actuelle un défi majeur pour la modélisation et les simulations à l’échelle atomique, en particulier pour la dépendance à la température et à la composition de l’alliage.

Dans cette thèse, nous chercherons à développer et à mettre en place une approche de modélisation de type multi-échelle pour prédire les propriétés thermodynamiques et cinétiques des alliages métalliques magnétiques en fonction de la température. Nous nous concentrerons sur les alliages à base de fer en tant que système de référence. Les propriétés visées comprennent les limites de phase chimiques et magnétiques, les concentrations de défauts ponctuels, les coefficients de diffusion atomique et la cinétique de précipitation.

Pour mener à bien cet objectif, nous effectuerons des calculs ab-initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), des modèles de type liaisons fortes (TB) et d’interaction effective (EIM) ainsi que des simulations Monte Carlo. En plus de l'avancée méthodologique, les résultats de la thèse seront également très prometteurs au point de vue de la science des matériaux, en raison des multiples applications technologiques de ces alliages de fer, par exemple comme base des aciers.