Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Contrairement aux joints de grains parfaits, les joints de grains réels contiennent généralement des imperfections. En dehors des défauts chimiques, ils présentent des défauts linéaires, résultant d'interactions avec les dislocations des cristaux avoisinants, ou directement de sollicitations mécaniques. Par ailleurs, dans les polycristaux, les joints sont organisés en réseau qui constitue un élément important de la microstructure du matériau. Dans la pratique, ce sont ces joints réels qui influent sur toutes les propriétés du matériau, ils méritent donc notre intérêt et font l'objet de cet article.
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Contrary to the perfect grain boundaries, the real grain boundaries generally contain defects. Besides chemical defects, they present linear defects resulting from the interactions with the dislocations of the neighbouring crystals or directly from mechanical solicitations. Furthermore, in polycrystals, the boundaries are organized in a network that constitutes an important part of the material microstructure. In practice, these real grain boundaries play a crucial role in all material properties thus they deserve our interest and are the subject of this article.
Auteur(s)
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Jean-Philippe COUZINIÉ : Docteur en Métallurgie et Matériaux – Maître de Conférences - Université Paris – Est Créteil (UPEC) - ICMPE / MCMC / CNRS, 94320 Thiais
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Brigitte DÉCAMPS : Docteur en sciences physiques – Directeur de Recherche - CNRS CSNSM/IN2P3 - Université Paris-Sud XI, 91405 Orsay
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Louisette PRIESTER : Docteur en sciences physiques – Professeur émérite - Université Paris-Sud XI, 91405 Orsay - ICMPE / MCMC / CNRS, 94320 Thiais
INTRODUCTION
Le présent article est le deuxième consacré au joint de grains réel : il fait suite à l’article [M 4 011] auquel le lecteur doit nécessairement se référer pour bien comprendre les dénominations appliquées aux joints de grains ainsi que les questions développées dans le présent contexte. Il complète une première approche des défauts chimiques, ponctuels et volumiques [M 4 012], pour se consacrer aux défauts linéaires résultant des transferts de contraintes mécaniques entre joints de grains et cristaux, ou directement de l’effet de contraintes extérieures.
Les interactions des dislocations de matrice avec un joint de grains portent le joint dans un état hors équilibre. Ces interactions sont étudiées principalement par microscopie électronique en transmission et par simulation ; les méthodes spécifiques à l’étude des joints sont explicitées avec, à chaque fois, un exemple d’application à un cas particulier d’interaction. Le retour d’un joint vers l’état équilibré se fait via des processus de relaxation des contraintes intergranulaires, étudiés par microscopie électronique in situ et comparés aux processus prédits par différents modèles.
Défauts ponctuels et défauts linéaires interagissent dans les joints comme c’est le cas en matrice : les effets réciproques des interactions entre dislocations extrinsèques et ségrégation sont abordés avec leurs conséquences sur le comportement du joint de grains.
Enfin, le but final en science des matériaux est de comprendre les répercussions de ces phénomènes structuraux sur les propriétés des joints de grains et de là les propriétés de l’ensemble du matériau. Cet aspect ne peut être présenté avec toute sa complexité dans le cadre de cet article, seuls quelques repères sont donnés ouvrant la voie à toute une série d’études qui restent à entreprendre. La compréhension des liens entre mécanismes à l’échelle élémentaire et comportement macroscopique du matériau en est toujours à ses balbutiements.
Notons enfin que ces approches concernant le joint de grains ou interface homophase peuvent être aisément étendues aux interfaces hétérophases (entre deux phases ou deux matériaux différents).
Ces considérations des réactions des joints de grains à une sollicitation mécanique et des ensembles qu’ils forment dans les polycristaux peuvent ouvrir la voie à une “ingénierie des joints de grains”.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
grain boundary | dislocations | mechanical properties
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Présentation
Interactions entre dislocations de matrice et joints de grains
En anglais
1. Dislocations extrinsèques
Lors de la déformation plastique ou lors de la recristallisation, les dislocations des cristaux interagissent avec les joints de grains et forment à l’intérieur de ceux-ci des dislocations isolées hors équilibre qui perturbent le réseau de dislocations intrinsèques d’équilibre (§ 3 dans [M 4 011]). Provenant le plus souvent des cristaux avoisinants, mais aussi directement de la contrainte appliquée au matériau, ces dislocations viennent donc de l’extérieur du joint et sont pour cela nommées dislocations extrinsèques. Plus rarement, des sources de dislocations intergranulaires peuvent être activées dans le joint, le terme “extrinsèque” fait alors référence à la non appartenance au réseau d’équilibre des dislocations générées par ces sources.
Ces dislocations ont dans le joint de grains un rôle équivalent à celui des dislocations dans les cristaux ; contrairement aux dislocations intrinsèques structurales, elles possèdent des champs élastiques de déformation à grande distance. Pour une description détaillée des dislocations extrinsèques, le lecteur peut se référer à .
1.1 Définition et caractéristiques d’une dislocation...
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Dislocations extrinsèques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PRIESTER (L.) - Les joints de grains : de la théorie à l’ingénierie - EDP Sciences Ed., Les Ulis, 484 p. (2006).
-
(2) - FRANK (F.C.) - Symposium on the plastic deformation of crystalline solids - Office of Naval Research, Pittsburgh, Pennsylvanie, États Unis, p. 150-154 (1950).
-
(3) - BILBY (B.A.) - Report on the Conference on defects in crystalline solids - The Physical Society, Londres, p. 123-133 (1955).
-
(4) - ISHIDA (Y.), MORI (M.) - Theoretical studies of segregated internal interfaces - Journal de physique, C-4, 46, p. 465-474 (1985)
-
(5) - ELKALBAJI (M.), THIBAULT (J.) - Interactions of deformation – induced dislocations with Σ = 9 (122) grain boundaries in Si studied by HREM - Philosophical Magazine, A58, p. 325-345 (1988).
-
(6) - POND (R.C.), SMITH (D.A.) - On...
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