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séminaire du CINaM - jeudi 17 mai 2018

jeudi 17 mai 2018 à 14H00
CINaM - Salle Raymond Kern
Marc Legros
CEMES-CNRS, 29 rue Jeanne Marvig, 31055 Toulouse, France
Déformation plastique par migration de joints de grain dans les métaux

Mots clefs: Joints de grain, plasticité, dynamique moléculaire, in situ TEM.

Les métaux nanocristallins (d≤100 nm) offrent une résistance mécanique accrue à la déformation plastique, généralement portée par la multiplication et la propagation de dislocations. Comme les nanocristaux en contiennent très peu et que les joints de grain empêchent leur propagation à longue distance, les métaux même très ductiles comme l'or ou l'aluminium à l'état massif, deviennent très résistants à la contrainte et souvent cassants lorsque leur taille de grain est réduite à quelques dizaines de nm.

Des expériences, peu nombreuses et pour la plupart récentes, ont montré que les mécanismes "liés aux joints de grain" peuvent constituer une alternative possible. Ces mécanismes peuvent être du glissement, de la rotation de joint ou de la migration-cisaillement, mais sont encore très mal caractérisés. La migration couplée au cisaillement, notamment, a été essentiellement étudiée dans les bi-cristaux et pourrait-être, théoriquement très efficace. Son observation et sa caractérisation dans les matériaux à petits grains sont cependant très complexes.

Nous avons entrepris des expériences de MET in situ sur des polycristaux à petits-grains et des simulations de dynamique moléculaire faisant appel à la NEB (Nudge Elastic Band). Nous avons ainsi montré que le couplage migration-cisaillement implique des défauts linéaires appelées disconnexions qui sont des défauts spécifiques aux joints de grain. Ces défauts peuvent notamment combiner un cisaillement élémentaire de type dislocation et un défaut topologique de type marche. L'hypothèse que nous formulons depuis peu est que, comme les dislocations dans le réseau cristallin, les disconnexions gouvernent le couplage migration-cisaillement des joints de grains et donc, potentiellement la déformation plastique des nano-cristaux. Le problème est cependant très complexe à cause du plus grand nombre de degrés de liberté d'un joint comparé à un cristal parfait. Nous avons déjà montré qu'un joint de grain donné pouvait avoir plusieurs "facteurs de couplage", (l'équivalent d'un vecteur de Burgers pour un réseau cristallin). Et que ce facteur de couplage, qui caractérise la migration-cisaillement, semble expliquer la proéminence de ce mode de formation sur le glissement aux joint ou la rotation de grain par exemple. Il semblerait aussi que tous ces modes de déformation puissent être expliqués en terme de disconnexion, ce qui en ferait une sorte de théorie unifiée des mouvements de joints de grains. A la diffusion-près.

References [1] F. Mompiou, M. Legros, D. Caillard, Pour La Science 370 (2008) 82.

[2] F. Mompiou, Bulletin de L’Union Des Physiciens 879 (2005) 125.

[3] A. Rajabzadeh, F. Mompiou, M. Legros, and N. Combe, Elementary Mechanisms of Shear-Coupled Grain Boundary Migration, Physical Review Letters, 110, (2013) 265507

[4] A. Rajabzadeh, "Etude expérimentale et théorique de la migration de joints de grains, couplée à un cisaillement", Thesis of Université Paul Sabatier, Toulouse, Dec 2013.

[5] N. Combe, F. Mompiou, M. Legros - Physical Review Materials, 1, (2017) 033605

[6] A.Rajabzadeh, F.Mompiou, S.Lartigue-Korinek, N.Combe, M.Legros, D.A.Molodov, Acta Materialia, 77 (2014), 223

Invitation : Frédéric Leroy - Entrée libre