Plasticité, Recristallisation et Transformation de Phase dans les Matériaux (poly-)cristallins (PRET)
| C4M |
| Chercheurs/Enseignants-Chercheurs |
| Brigitte BACROIX Akbar GHAZAVIZADEH Fabienne GREGORI Charlie KAHLOUN Joseph PAUX Sylvain QUEYREAU |
| Ingénieurs et techniciens |
| Wisline BEUCIA |
| Etudiants |
| Missipsa Aissaoui Laura HERARD Ayda MAJOUL Mathieu MARTIN-MOYON |
Les travaux visent à mieux comprendre, simuler et contrôler les mécanismes élémentaires actifs à l’échelle du grain et du joint de grain dans les matériaux polycristallins, lors de traitements thermomécaniques conventionnels ou innovants. Ils concernent donc principalement les mécanismes de plasticité (écrouissage, restauration, structuration des dislocations), de recristallisation (germination et croissance de grains, migration des joints de grains) et de transformation de phase (germination et croissance), actifs dans un large domaine de température, et éventuellement couplés. Si l’objectif final est la confrontation entre expériences et simulations (mieux comprendre pour mieux prévoir), les efforts de l’OR portent surtout sur le développement d’innovations en matière d’observations couplées.
Du côté de la plasticité
Les efforts portent d’une part sur la quantification de l’énergie stockée de déformation par DRX et d’autre part sur la mesure précise des champs de déformation et de rotation cristalline, à l’aide de mesures couplées AFM / EBSD. Les mesures ainsi réalisées peuvent ensuite alimenter les modèles de plasticité cristalline développés à plusieurs échelles, principalement dans l’OR SIMEON.
Mesure et calcul des densités de dislocation après traction de 25 % dans les deux principales composantes de la texture d’un échantillon de cuivre laminé de 73 % et 96 % puis recuit. Les valeurs estimées à partir des courbes de traction sont également indiquées (PolyXexp). La taille des symboles est proportionnelle à l’erreur de mesure. On montre que, lorsque le matériau est texturé (96%), la DRX permet de distinguer les principales composantes de texture et les mesures réalisées (XRD) sont en meilleur accord avec les simulations que celles issues de la mesure par EBSD des désorientations locales (KAM).
Bacroix et al., Acta Materialia, 2018, 160: 121-136.
Images AMF topographiques et dérivées obtenues sur du cuivre (a,b) et du fer (c,d) après 3% de déformation plastique. Exemples de glissement simple et double dans les deux cas. Ces mesure permettent d’identifier les mécanismes actifs et de quantifier les quantités de glissement.
Kahloun et al., Int. J. Plasticity, 84 (0216), pp. 277-298.
Du côté de la recristallisation
L’accent est mis principalement sur le rôle des joints de grain et notamment sur l’étude de leur migration en présence d’un gradient d’énergie stockée de déformation. Des études réalisées sur Al et Ti ont ainsi permis de mieux comprendre le mécanisme de SIBM (Strain Induced Boundary Migration) et d’obtenir de très gros grains dans des plaques peu déformées. Par ailleurs la quantification de cette énergie stockée par calcul polycristallin a permis d’expliquer les évolutions de texture observées lors de recuits dans des aciers Fe-Si en fonction des paramètres du traitement thermomécanique (taux de déformation, température et temps de recuit notamment).
Cartographies EBSD (Image Quality et désorientations à gauche, orientations à droite) pour un acier FeSi2.4 laminé puis recuit à 700° ou 760°. On voit que la microstructure et la texture finales dépendent fortement de la température de recuit. L’apparition d’une texture de fibre a = {h,1,1}<1/h,1,2>, associée à des propriétés magnétiques optimales, s’explique par le fort cisaillement observé dans certains grains, associé à un fort accroissement de l’énergie stockée, qui favorise la germination de nouveaux grains.
Bacroix et al., 2019, J. Phys., Conf. Ser. 1270 012007 https://doi.org/10.1088/1742-6596/1270/1/012007.
Visualisation de la migration de joints de grains induite pas la plasticité (SIBM) dans un échantillon d’aluminium polycristallin, déformé de 3% en traction puis recuit dans le MEB à 400°C pendant 5 heures. Les joints de grain en rouge correspondent à l’état déformé et les grains en couleur à l’état recuit après déformation. Ces observations ont permis de mesurer la mobilité de certaines classes de joints de grain et de valider les lois de mobilité classiques.
Beucia et al., Int. J. Plasticity, 115 (2019), 29-55.
Du côté des transformations de phase
Il s’agit également de mieux comprendre les mécanismes actifs dans différents matériaux, et notamment la sélection éventuelle de variants en fonction du traitement thermomécanique subi, afin de prévoir la texture finale et son impact sur les propriétés mécaniques des alliages.
Etude de microstructures obtenues dans un acier inoxydable martensitique (CX13) avant et après traitement de durcissement par transformation de phase. Les microstructures sont très semblables mais l’analyse des désorientations montre que la sélection des variants n’est pas strictement la même dans les deux cas et induit une anisotropie globale différenciée.
Santos et al. (2021), à paraître.
