Le temps de fusion est un paramètre de contrôle important dans nos expériences et peut varier de façon significative avec le nombre de centres de nucléation présents dans le cristal. Nous avons effectué une expérience consistant à mesurer le temps d'éclairage nécessaire à la fusion dans différentes régions d'un solide soumis à une déformation mécanique.
Il est possible, en effet, d'illuminer une zone restreinte du cristal en utilisant l'ouverture variable du diaphragme d'éclairage du microscope. Nous avons utilisé ce procédé pour illuminer une région de petite dimension située dans le cristal déformé. Le diamètre de la zone éclairée est environ égale à 25 µm . Après une certaine durée d'éclairage, la nucléation du liquide a lieu. Celle-ci provoque une surpression dans la zone en question, ce qui conduit à la propagation très rapide de fissures dans la région préservée de l'éclairage. Après fusion, on observe le résultat représenté sur la figure IV.27 .
Chapitre IV 151
Fig. IV.27: Eclairage concentré dans une zone localisée au voisinage de la ligne neutre en contrainte du solide fléchi. Lorsque le liquide nuclée, deux fissures longitudinales se propagent très rapidement dans la région non éclairée du cristal (l'ouverture circulaire localisée au milieu du cristal a un diamètre de 25 µm).
Plusieurs remarques peuvent être déjà faites sur cette observation.
• Le fait d'observer une fracture à l'intérieur du cristal souligne bien l'aspect solide du domaine ; de plus les fissures créées sont toujours dirigées suivant le grand axe du solide, ce qui révèle une forte anisotropie.
• En mesurant le rapport entre la surface solide initiallement éclairée (de dimètre 25 µm) et celle du liquide présent dans le solide après fusion (tenant ainsi compte de l'aire des fissures créées lors de la fracture), on obtient un facteur de 2,5 (moyenne obtenue sur 10 mesures).
Ce facteur est en très bon accord avec le rapport existant entre l'aire par molécule dans l'état solide et celle dans l'état liquide, pour la coexistence liquide-solide d'après le diagramme de phase (figure II.9). Ceci prouve d'une part que l'on a bien nucléé une phase liquide lors de l'éclairage et d'autre part que le système reste bien bidimensionnel au cours de la fusion, c'est-à-dire que le nombre de molécules quittant l'interface liquide-solide pendant le brusque processus de fusion est négligeable, voire nul (aux incertitudes de mesures près).
En appliquant cette procédure expérimentale, nous avons comparer le temps d'illumination nécessaire à observer la nucléation du liquide dans deux régions distinctes. En éclairant une région localisée au voisinage de la ligne neutre en contrainte nous mesurons le temps de fusion noté tligne neutre ; en
éclairant une région située de part et d'autre de la ligne neutre nous mesurons le temps de fusion noté tbord . La figure IV.28 montre la partie d'un cristal maintenu
fléchi, dans lequel deux régions distinctes ont été éclairées : la première située dans une zone proche d'un bord longitudinal du cristal a conduit à une mesure tbord, et la seconde localisée au voisinage de la ligne neutre a permis une meure
tligne neutre.
Chapitre IV 152 figure IV.29 .
Fig. IV.28: Deux zones fondues, localisées dans deux régions distinctes d'un cristal fléchi. La première zone soumise à l'éclairage est celle située au bord du cristal (1). La rupture du cristal (2) s'est produite lors de la fusion de la seconde zone étudiée.
Chaque temps de fusion tbord ou tligne neutre a été mesuré sur un cristal
différent. Quelques mesures ont cependant été effectuées sur un même cristal et donnent les mêmes résultats et conduisent à l'aspect du cristal représenté sur la figure IV.28. La difficulté de comparer les temps de fusion dans deux régions distinctes d'un même cristal réside dans le fait que les mesures doivent être effectuées avant que le cristal ne casse, comme cela a été le cas dans l'expérience montrée sur la figure IV.28 (indiqué en -2-).
Ces mesures montrent que :
∆t=tbord-tligne neutre=4±1 secondes, (IV.8)
c'est-à-dire que le temps de fusion mesuré dans une région située de part et d'autre de la ligne neutre du cristal est supérieur de 4 secondes en moyenne au temps de fusion mesuré dans une région située au voisinage de la ligne neutre en contrainte.
Notons que si le cristal n'est pas courbé, l'écart ∆t mesuré est de l'ordre de 1 seconde, qui est l'incertitude sur les mesures des temps de fusion. De plus, le temps de fusion dans la région soumise à une compression (côté concave du solide) ne semble pas différer du temps de fusion dans la zone en extension (du côté convexe).
On peut donc déduire de ces expériences que le nombre de centres de nucléation est plus élevé le long de la ligne médiane du cristal lorsque celui est courbé.
Chapitre IV 153
Fig. IV.29: Temps d'éclairage nécessaire à nucléer le liquide dans deux régions distinctes d'un cristal maintenu fléchi. Le diagramme -a- concerne une première série de mesures dans laquelle les cristaux, de largeur moyenne 60 µm, fondent au bout d'un temps d'environ 80 secondes avec l'intensité lumineuse utilisée. Des cristaux dont la largeur varie de 30 à 50 µm ont été étudiés dans le diagramme -b-. Chaque mesure a été faite sur un cristal différent, excepté 3 cas dans lesquels deux mesures ont été effectuées sur un même cristal ; ces mesures sont incluses dans le diagramme -a-.1
1 Nous avons essayé, dans la mesure du possible, d'effectuer ces mesures sur des cristaux de largeur
supérieure à 50 µm pour pouvoir comparer avec le moins de dispersion possible les temps de fusion dans les deux régions en question.
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