Diffusion intergranulaire dans les matériaux polycristallins

Le présent article fait suite à ceux consacrés aux joints de grains [M 4 011], [M 4 012] et [M 4 013], auxquels le lecteur peut se référer pour comprendre certaines dénominations de ces défauts de la structure cristalline – ou interfaces homophases – et quelles sont leurs propriétés autres que la diffusion, mais souvent gouvernées par celle-ci.

Pour une approche des bases théoriques de la diffusion et, en particulier, de la diffusion aux joints de grains, l’auteure conseille de se reporter à [M 55], qui décrit de manière exhaustive ces phénomènes.

L’objectif ici n’est pas de reprendre en détail les modèles et les lois mathématiques de la diffusion intergranulaire, mais de s’attacher aux mécanismes élémentaires à l’échelle atomique, et à décrire la spécificité des chemins de diffusion selon la structure du joint de grains. Celle-ci est décrite : soit au niveau mécanique, en termes de dislocations intrinsèques ; soit à l’échelle atomique, en termes d’unités structurales. Le comportement diffusionnel d’un ensemble de joints de grains – cas pratique des polycristaux – est abordé, en particulier par la théorie de la percolation. Enfin, même si la diffusion contrôle la plupart des propriétés des matériaux (changement de phases, oxydation, corrosion), nous avons fait le choix ici de nous attacher particulièrement au rôle prépondérant de la diffusion aux joints de grains dans les mécanismes de fluage superplastique.

L’intérêt technique et fondamental des phénomènes diffusionnels aux joints de grains requiert aussi un développement de la recherche dans le domaine des oxydes et des semiconducteurs. Cette recherche reste orientée par l’approche relativement bien connue de la diffusion dans les métaux, qui lui sert toujours de paradigme.