Cas d’une dislocation glissant dans un plan prismatique

L’interaction présentée en Figure III-19 montre un cas d’ancrage d’une dislocation glissant dans le plan prismatique (1̅100) à température ambiante. La dislocation présente un vecteur de Burgers ¹₃[112̅0], et l’orientation du grain au tilt d’observation est également donné en Figure III-19. Le glissement de la dislocation est très rapide (plusieurs centaines de nm.s^-1) et cette dernière n’est donc observable que lorsque son glissement est ralenti, soit quand elle se retrouve ancrée sur la boucle de dislocation (images b) et c)). La boucle de dislocation n’est mise en contraste qu’à l’approche de la dislocation, et est indiquée sur les clichés b), c) et d) par la flèche noire. Le glissement de la dislocation est fortement ralenti à l’approche de la boucle, et elle s’ancre sur cette dernière. En raison des contrastes, il est difficile de dire si l’interaction entre la dislocation et la boucle a eu lieu avec la partie coin ou vis de la dislocation. La dislocation se courbe alors progressivement sous l’effet de la contrainte, autour de la boucle. Pour un certain angle critique, la dislocation se libère de l’obstacle ancrant et continue son glissement.

Figure III-19. Ancrage d'une dislocation glissant dans un plan prismatique sur une boucle de dislocation <a> à température ambiante. e) projection stéréographique au tilt d’observation : +5,10°.

50 nm 50 nm 50 nm 50 nm

a) t=0 s b) t=1 s c) t=4 s d) t=5 s

tr P

tr P

Projection stéréographique du grain à tilt +5,10°

III. Observation des cas d’interactions dislocations-boucles

Un second cas d’ancrage d’une dislocation prismatique glissant à température ambiante a été observé.

Dans ce cas l’interaction d’ancrage est plus nette. La dislocation glisse dans le plan prismatique (101̅0) et a un vecteur de Burgers ¹₃[12̅10], comme indiqué sur la projection stéréographique donnée au tilt d’observation (Figure III-20). D’après son orientation la boucle semble avoir un vecteur de Burgers différent de celui de la dislocation : ¹₃[21̅1̅0] ou ¹

3[112̅0]. Lorsqu’elle approche de la boucle, la dislocation interagit avec cette dernière sur sa partie vis. Après l’interaction, la boucle semble alors incorporée le long de la ligne de dislocation sous la forme d’un cran (Figure III-20 b)). Ce cran est fortement ancrant pour la dislocation et ralentit en particulier l’avancée du brin (1) indiquée sur les images b) et c). Le brin (2) continue son glissement vers la surface de la lame. Sur l’image d), on note que la dislocation s’est désancrée de la boucle et que cette dernière est reconstruite suite à l’interaction. Cette observation permet d’avancer l’hypothèse que, bien que sa vitesse soit ralentie, le brin (1) continue de glisser dans la direction du vecteur de Burgers, et le cran formé avec la boucle est finalement refermé lors de son interaction avec le brin (2).

Figure III-20. Ancrage d'une dislocation glissant dans un plan prismatique sur une boucle de dislocation <a> à température ambiante. e) projection stéréographique au tilt d’observation : -23.4.

d d

d

d d

d boucle

a) t = 0 s b) t = 10 s c) t = 22 s d) t = 52 s

a) t = 0 s b) t = 10 s c) t = 22 s d) t = 52 s

tr P

Projection stéréographique du grain à tilt -23,4

tr P

100 nm 100 nm 100 nm 100 nm

(1)

(2)

(1)

(2)

boucle

III.1.1.2.Ancrage d’une dislocation prismatique à haute température

Le cas présenté ci-dessous (Figure III-21) permet d’observer l’ancrage d’une dislocation prismatique lors d’un essai de traction in-situ réalisé à 350°C. L’observation de cette interaction est faite à côté d’une source de dislocations. Les dislocations « moulinent » autour d’un point fixe, et une fois libérées, glissent dans le plan prismatique (11̅00) dont la trace est donnée en Figure III-21. Le vecteur de Burgers des dislocations est le vecteur ¹₃[112̅0]. Au cours de leur formation, les dislocations s’ancrent sur une petite boucle de dislocation d’environ 9 nm, indiquée par la flèche noire sur les clichés donnés en Figure III-21. Toutes les dislocations observées et provenant de la source s’ancrent sur cette boucle sur leur partie vis. Au total, une vingtaine de cas a été observée. Une fois la dislocation ancrée, le brin de droite de la dislocation se courbe sous l’effet de la contrainte (images b) et c) de la Figure III-21). Pour un certain angle critique, la dislocation se libère de l’obstacle, et la boucle de dislocation reste inchangée. L’interaction est très rapide, et la dislocation se désancre de la boucle au bout de quelques secondes.

Figure III-21. Ancrage de dislocations glissant dans un plan prismatique sur une boucle de dislocation à 350°C.

Lors de l’observation d’une interaction d’ancrage, il est possible de déterminer la force d’obstacle appliquée par la boucle sur la dislocation. Cette force est dépendante d’une part de la nature de l’obstacle (vecteur de Burgers de la boucle, taille, …) et des caractéristiques de la dislocation (système de glissement, vecteur de Burgers, caractère du brin où a lieu l’interaction…). En se courbant autour de l’obstacle, deux forces de tension de ligne 𝑇⃗ sont appliquées à la dislocation, de part et d’autre de l’obstacle. Ces deux forces s’opposent à la force d’obstacle 𝐹⃗⃗⃗ _𝑜 (cf Figure III-22 a)). En première approximation, ces deux forces peuvent être considérées comme indépendantes du caractère de la ligne de dislocation, et donc égales. La force d’obstacle est liée à l’angle critique de désancrage ϕc de

50 nm 50 nm 50 nm 50 nm

boucle

a) t=0 s b) t=1 s c) t=2 s d) t=3 s

Projection stéréographique du grain à tilt +12,2

III. Observation des cas d’interactions dislocations-boucles

𝐹_𝑜 = 2T. cos (𝜑𝑐

2) ^{Eq. III-7}

Dans le cas où les dislocations ancrées présentent des brins à caractères vis et coin, il est nécessaire, et plus précis, de prendre en compte le caractère des lignes dans le modèle de tension de ligne, et donc considérer deux forces de tension de ligne distinctes : 𝑇⃗⃗⃗ ₁ et 𝑇⃗⃗⃗ ₂. Les angles entre ces deux vecteurs et le vecteur de Burgers de la dislocation, β1 et β2, sont mesurés dans le plan de la dislocation (Figure III-22 b)). Dans ce cas, la valeur de la force d’obstacle est donnée par la relation :

𝐹_𝑜 = √𝑇₁²+ 𝑇₂²+ 2𝑇₁𝑇₂. cos (𝛽₁− 𝛽₂) ^{Eq. III-8}

Figure III-22. Ancrage d’une dislocation sur une boucle : estimation de la force d’obstacle sur l’image ramené dans le plan de la dislocation a) modèle ne prenant pas en compte le caractère des lignes b) modèle prenant

en compte le caractère vis ou coin des lignes.

En connaissant le plan de glissement de la dislocation, ainsi que son vecteur de Burgers, il est possible d’obtenir les valeurs de tension de ligne 𝑇⃗⃗⃗ ₁ et 𝑇⃗⃗⃗ ₂ grâce au logiciel DISDI. Dans le cas présenté ci-dessus, les mesures ont été réalisées pour 12 dislocations s’ancrant sur cette même boucle. Ces mesures sont effectuées sur la dernière image obtenue avant le désancrage de la dislocation [7]. Une valeur moyenne de 3,6 ± 0,5 nN a été déterminée pour ce cas.