Microstructures

La déformation plastique est un processus non réversible et donc fortement dissipatif (phénomène d'hystérésis). En fait un grand nombre de mécanismes différents peuvent conduire au même état de déformation, ainsi il n'existe pas de loi universelle ou d'équation constitutive qui permettrait de décrire l'ensemble des processus mis en jeu. Bien qu'il soit possible avec un nombre plus ou moins grand de variables ajustables de décrire la plasticité à partir par exemple d'une loi de multiplication, d'écrouissage et de restauration, l'étude de la plasticité nécessite plus que tout la sagacité des physiciens pour identifier les micro-mécanismes élémentaires de dislocations. Cela ne peut aboutir qu'à partir de l'étude systématique des microstructures de dislocations au cours des différents stades de la déformation. Voici quelques généralités sur des métaux simples déformés à basse température (d'après P Veyssière, yravals 1979).

Métaux cubiques faces centrées

Ils présentent trois stades successifs bien distincts:

• stade I: c'est un stade de durcissement faible où le glissement est facile la déformation procède par l'activation de dislocations glissant dans les plans $(111)$. Ceci donne lieu à des configurations de dipôles peu durcissant car produisant de faibles contraintes à longue distance

• stade II: le durcissement augmente d'un ordre de grandeur ainsi que la densité de dislocations. Ceci est principalement du à l'activation d'un second système de glissement réagissant avec le premier pour former des verrous de Lomer-Cottrell qui arrivent à retenir des empilements

Barrière de Lomer-Cottrell à droite et empilement de dislocations dissociés à gauche

• stade III: le durcissement est plus faible. Le glissement dévié est maintenant actif, la densité de dislocations est grande et on observe de nombreux enchevêtrements formant de larges cellules. A mesure que la déformation augmente la taille des cellules diminue avant d'atteindre une valeur constante.

Métaux cubiques centrés

Ce sont des métaux et alliages présentant des obstacles localisés dus à la force de friction du réseau dissociation sessile du coeur des dislocations vis. A faibles contraintes les dislocations mobiles sont coins on observe une microstructure de dislocations vis très allongées et rectilignes. A fortes contraintes, les dislocations vis arrivent à germiner par le mécanisme de doubles décrochements comme nous l'avons déjà vu. Ceci conduit à de nombreux débris et à des enchevêtrements. Lorsque des impuretés sont ajoutées la mobilité des vis devient plus grande car l'énergie de la configuration de coeur glissile est abaissée et les cristaux cubiques centrés ont tendance à se comporter comme les cubiques faces centrées.

Les covalents

Déformés à haute température, ils présentent des microstructures comparables aux cubiques centrés mais les mécanismes de montée sont plus efficaces et favorisent le réarrangement des structures d'écrouissage (stade III). Les microstructures deviennent souvent très complexes lorsque la température augmente et d'autant plus que le nombre de systèmes de glissement est important. Les mécanismes thermiquement activés mis alors en jeu permettent de diminuer l'énergie élastique emmagasinée. On observe ainsi fréquemment des réseaux de dislocations formant des sous-joints développant uniquement des champs de contrainte à courte distance. Les microstructures consistent alors plutôt à des sous grains aux parois plus ou moins définies, sous joints, enchevêtrements.

Détail d'un sous joint dans le tantale