Thèse de Doctorat soutenue en 2014, Jonathan MICHEL
Contexte.
Les composes intermétalliques Ni3Al présentent, en plus d’un intérêt technologique évident puisqu’ils constituent la phase durcissante des superalliages largement utilisés dans l’industrie aéronautique et énergétique, un intérêt fondamental incontestable de part le comportement anormal de leurs propriétés mécaniques avec la température, celles-ci augmentant sur une plage donnée de température. Plusieurs mécanismes élémentaires de dislocations ont été proposés et modélisés afin d’expliciter cette anomalie, dont ils rendent compte avec plus ou moins de succès bien qu’ils diffèrent parfois notablement dans la description du processus de déformation contrôlant la cinétique de déformation plastique. Les mécanismes proposés étant généralement à l’échelle atomique aucune confrontation directe avec des observations expérimentales n’a cependant pu être faite. L’observation à échelle atomique des traces de glissement sous contrainte et en température rend enfin possible une discrimination objective entre les différentes propositions.
Résultats.
Les études ont été réalisées sur des monocristaux de Ni3(Al,Ta) dont les propriétés mécaniques et les microstructures de dislocations ont été entièrement caractérisées dans des études précédentes. Les traces de glissement ont été étudiées par AFM et STM à trois températures dans le domaine de l’anomalie. En AFM, on observe que la déformation se produit essentiellement par l’apparition brutale de traces de glissement, traduisant des avalanches de dislocations. Une fois formées, ces traces n’évoluent plus, voire très peu. Le nombre de glissements déviés (GD) et les longueurs de déviation augmentent avec la température. En STM, à l’échelle atomique, des doubles GD entre plans octaédriques parallèles voisins sont observés, cependant aucun événement de doubles GD n’ont été imagés lorsque la distance de déviation dans le plan cubique de déviation est supérieure à celle de l’APB. Il est majoritairement observé de simples GD des plans octaédriques vers les plans cubiques (illustré en Figure 1), avec des distances de propagation dans les plans cubiques bien supérieures à la largeur de l’APB, attestant ainsi que les soi-disant verrous de Kear-Wilsdorf sont à la fois stables et mobiles dans les plans cubiques de déviation. Une autre des caractéristiques surprenantes de toutes ces traces de glissement est qu’elles n’émanent, quelles que soit les conditions de déformation, que du passage d’une seule superdislocation.
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Figure 1: Traces de glissement à l’échelle nanométrique à la surface d’un monocristal de Ni3(Al, Ta) déformé plastiquement à 0.6 % à 600 K. (a) Image AFM topographical (b) Profiles des marches élémentaires associés.