LA SONDE ATOMIQUE ET LA MICROSCOPIE ELECTRONIQUE ONT ETE UTILISEES PARALLELEMENT AFIN D'ETUDIER LA MICROSTRUCTURE ET LA COMPOSITION DES JOINTS DE GRAINS RECTILIGNES ET DENTELES D'UN SUPERALLIAGE A BASE NICKEL ASTROLOY. LES MICROANALYSES A LA SONDE ATOMIQUE ONT REVELE UNE SEGREGATION DE BORE, MOLYBDENE ET UN PEU DE CARBONE AUX JOINTS HOMOPHASES OU HETEROPHASES, DENTELES OU RECTILIGNES. UN IMPORTANT ENRICHISSEMENT EN CHROME EST EGALEMENT OBSERVE AUX JOINTS '/'. LA QUANTIFICATION DE LA SEGREGATION INTERGRANULAIRE A PU ETRE REALISEE EN UTILISANT LA SONDE ATOMIQUE TOMOGRAPHIQUE. L'EPAISSEUR DE LA ZONE SEGREGEE A PU ETRE ESTIMEE A ENVIRON 5A POUR LES JOINTS DENTELES. LES MECANISMES DE SEGREGATION ONT ETE ETUDIES. EN DECOMPOSANT ETAPE PAR ETAPE LE TRAITEMENT THERMIQUE, NOUS AVONS MONTRE QUE LA MAJEURE PARTIE DE LA SEGREGATION INTERGRANULAIRE AVAIT LIEU PENDANT LE REFROIDISSEMENT ENTRE 1150C ET 800C. CONCERNANT LA COMPARAISON ENTRE JOINTS RECTILIGNES ET JOINTS DENTELES, LES TAUX DE SEGREGATION PAR UNITE DE SURFACE SONT LES MEMES. SEUL UN CHANGEMENT DANS LA REPARTITION SPATIAL DES ATOMES AU JOINT A ETE OBSERVE. UNE ETUDE DES INTERFACES /' ET DE LA COMPOSITION DE LA PHASE DANS UN SUPERALLIAGE MONOCRISTALLIN (MC2) FLUE NOUS A PERMIS DE PROPOSER UNE INTERPRETATION DE LA FORMATION DES PLAQUETTES ' SOUS CONTRAINTE

L'INTERACTION DISLOCATIONS JOINTS DE GRAINS EST ETUDIEE A PARTIR DE BICRISTAUX DE GERMANIUM CORRESPONDANT MAUX MACLES D'INDICES DE COINCIDENCE DIX NEUF ET CINQUANTE ET UN. LA STRUCTURE ATOMIQUE DE CES INTERFACES EST DETERMINEE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A HAUTE RESOLUTION. LA MEME TECHNIQUE EST UTILISEE POUR REPERTORIER LES DEFAUTS INTERGRANULAIRES RESULTANT DE LA DEFORMATION DU BICRISTAL. LA STRUCTURE DES DEFAUTS LES PLUS SIMPLES EST DETERMINEE ET LEUR HISTORIQUE EST RETRACE DANS LA PLUPART DES CAS. LA DEFORMATION IN SITU DANS UN MICROSCOPE ELECTRONIQUE PERMET DE METTRE CLAIREMENT EN EVIDENCE LE FRANCHISSEMENT DE L'INTERFACE EN TETE D'EMPILEMENT. CONCERNANT LA MACLE D'INDICE DE COINCIDENCE CINQUANTE ET UN, L'INVERSION DE L'ORDRE DES DISLOCATIONS PARTIELLES DE SCHOCKLEY REVELE L'INFLUENCE DE CELUI-CI SUR LE PROCESSUS DE LA TRANSMISSION. UNE EXPERIENCE COMBINANT L'EXPERIMENTATION IN SITU SUIVIE D'OBSERVATIONS EN MICROSCOPIE A HAUTE RESOLUTION A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DEUX CAS DE DECOMPOSITION DE DISLOCATIONS DE MATRICE EN SOUS-PRODUITS INTERGRANULAIRES. CERTAINS D'ENTRE EUX SONT MOBILES DANS L'INTERFACE PAR GLISSEMENT PUR ALORS QUE D'AUTRES SE DEPLACENT DANS LE JOINT DE GRAINS PAR GLISSEMENT ET MONTEE. UN MODELE EST PROPOSE POUR INTERPRETER LES DIFFERENTS PHENOMENES OBSERVES. IL REPOSE SUR L'HYPOTHESE D'UNE INTERACTION PARTIELLE APRES PARTIELLE ET SUR LE CALCUL DE L'ENERGIE ELASTIQUE ASSOCIE A CHACUN DES DEFAUTS. POUR CHAQUE ETAPE DU PROCESSUS DE L'INTERACTION DISLOCATIONS-JOINTS DE GRAINS, IL PERMET DE SELECTIONNER LES CHEMINS LES PLUS PROBABLES

Les joints de grains sont des éléments majeurs constitutifs des matériaux cristallins. Ils jouent un rôle important dans les propriétés de ces matériaux d'autant plus que la taille des grains diminue et/ou que des procédés d'élaboration et de transformation se développent permettant de jouer sur la diversité de ces éléments dans un polycristal. Cet ouvrage présente les connaissances de base sur les joints de grains et ouvre la voie à des orientations de recherche diversifiées dans ce domaine. Le recours à des approches mathématiques est volontairement limité. Les exemples sont privilégiés, les questions qu'ils soulèvent sont discutées par référence aux théories. La démarche générale est sous-tendue par deux objectifs étroitement associés : - conduire le lecteur du joint « idéal » au joint « réel » dans les matériaux d'emploi ; - partir des connaissances établies pour aborder les perspectives qui se dessinent dans la voie d'une « Ingénierie des joints de grains ». Par ce concept, on vise la maîtrise des textures morphologiques et cristallographiques qui conditionnent les propriétés des matériaux. Ces idées expliquent la division de l'ouvrage en trois grandes parties : 1/ De l'ordre au désordre intergranulaire ; 2/ Du joint de grains idéal au joint de grains réel ; et 3/ Du joint de grains libre au joint de grains contraint. Ce livre s'adresse aux étudiants en thèse, aux ingénieurs et aux chercheurs en Science des matériaux ; il vise également une communauté scientifique désireuse de parfaire ses connaissances sur les solides cristallins et d'appréhender l'enjeu d'une Ingénierie des joints de grains pour l'amélioration des performances des matériaux.

UNE ETUDES DES JOINTS DE GRAINS A ETE REALISEE EN MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION DANS LE CARBURE DE SILICIUM ALPHA. DIFFERENTES NUANCES ONT ETE ETUDIEES DONT UNE APRES DEFORMATION A 1600 C. L'ETUDE CRISTALLOGRAPHIQUE DES JOINTS DE GRAINS Q NECESSITE L'ETABLISSEMENT DES LISTES DE COINCIDENCE. LES MODELES DES RESEAUX DE COINCIDENCE ONT ALORS ETE APPLIQUES AUX DEUX POLYTYPES 4H ET 6H AINSI QU'AU CAS PARTICULIER DES JOINTS ENTRE POLYTYPES DIFFERENTS. UN NOMBRE IMPORTANT DE RELATIONS D'ORIENTATION A ETE DETERMINE EXPERIMENTALEMENT DANS LES DIFFERENTES NUANCES. UNE DESCRIPTION EN COINCIDENCE TRIDIMENSIONNELLE A PU ETRE REALISEE DANS UN NOMBRE LIMITE DE CAS ET L'ECART A LA POSITION DE COINCIDENCE EST EN GENERAL IMPORTANT. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT MONTRE L'IMPORTANCE DE LA NATURE CRISTALLOGRAPHIQUE DU PLAN DU JOINT. SI LA CONFIGURATION LA PLUS FREQUENTE EST DEFINIE PAR LE PLAN DE BASE ET UN PLAN D'INDICES ELEVES, D'AUTRES PLANS PEUVENT DONNER LIEU A DES CONFIGURATIONS DE BASSES ENERGIES. UNE BONNE CONTINUITE DES PLANS PRISMATIQUES DE PART ET D'AUTRE DE L'INTERFACE EST OBSERVEE FREQUEMMENT. L'OBSERVATION DES JOINTS DE GRAINS DANS LA NUANCE DEFORMEE A MIS EN EVIDENCE UNE MODIFICATION IMPORTANTE DU PLAN DE JOINT SE TRADUISANT PAR UN FACETTAGE TRES FREQUENT. DES RESEAUX DE DISLOCATIONS ONT ETE OBSERVES DANS LES JOINTS DE GRAINS DU MATERIQU DEFORME ET INTERPRETES COMME UNE CONSEQUENCE D'UN GLISSEMENT INTERGRANULQIRE. DES IMAGES HAUTE RESOLUTION DE QUELQUES INTERFACES ONT REVELE LA COMPLEXITE DE CELLES-CI, TRES SOUVENT MICROFACETTEES A L'ECHELLE DE LA MAILLE DU CRISTAL

L'ETUDE DE LA MICROSTRUCTURE DE SUPERALLIAGES A BASE NICKEL UTILISES DANS LES AUBES OU DISQUES DE TURBOMACHINES, AU MOYEN DE LA SONDE ATOMIQUE ET DU MICROSCOPE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION CONSTITUE LE THEME DE CE TRAVAIL. LA PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A LA CARACTERISATION MICROSTRUCTURALE DE CHACUNE DES PHASES METALLURGIQUES CONSTITUANT LES SUPERALLIAGES MONOCRISTALLINS, SOUMIS A DIFFERENTES CONDITIONS DE TRAITEMENT THERMIQUE. LA COMPOSITION DES PHASES, LES INTERFACES, L'ORDRE A COURTE ET GRANDE DISTANCE ET LA DISTRIBUTION SPATIALE DES SOLUTES DANS LES DIFFERENTES PHASES SONT LES ASPECTS ETUDIES. LA SECONDE PARTIE CONCERNE L'ETUDE DE LA SEGREGATION D'ELEMENTS MINORITAIRES AUX JOINTS INTERPHASES ET JOINTS DE GRAINS DANS LES SUPERALLIAGES POLYCRISTALLINS DOPES AU BORE. CETTE ETUDE A PERMIS D'ETABLIR UN CERTAIN NOMBRE DE RELATIONS ENTRE LES PROPRIETES MECANIQUES ET LA MICROSTRUCTURE A TRES FINE ECHELLE DES SUPER-ALLIAGES A BASE NICKEL

La 4e de couverture indique : "Les joints de grains jouent un rôle majeur dans les propriétés des matériaux cristallins, en particulier dans leur comportement plastique. Une connaissance approfondie de l`objet "joint de grains" et des réactions élémentaires entre dislocations et joints de grains s`avère nécessaire pour mieux comprendre les comportements intergranulaires dans la déformation à chaud et à froid, le fluage, la fatigue et la rupture. Cette connaissance passe par le couplage des études physiques, chimiques et mécaniques ; elle requiert également une approche multi échelle : depuis l`échelle nanométærique de la structure fine du joint de grains jusqu`à l`échelle macroscopique de la réponse du polycristal à une sollicitation mécanique. Ces différents aspects sont pris en compte dans cet ouvrage ; la compréhension de l`influence des joints de grains sur la plasticité cristalline apparaît comme un enjeu dans la maîtrise des performances des matériaux."