a Essais mécaniques

Les courbes de traction à 400°C présentent un crochet, ainsi que le plus fort taux d'écrouissage de la gamme de température explorée. Les bandes PLC qui apparaissent dès le début de l'essai provoquent de fines serrations de type mixte A + B.

Lors d'un rechargement lent à 10-6

s-1

faisant suite à plusieurs cycles chargement- relaxation sans déchargement intermédaire, le crochet de traction et son palier de contrainte décoré de serrations disparaissent pour laisser place à une courbe d'apparence lisse sous une contrainte d'écoulement qui prend et conserve une valeur maximale. Malgré les apparences, un examen détaillé des courbes de mise en charge montre que les soudaines bouffées d'activité plastique (strain bursts) subsistent, mais à une échelle microscopique aussi bien pendant la phase de mise en charge que pendant la phase de relaxation. Une coordination temporelle (et éventuellement spatiale) les organise pour assurer un flux plastique apparemment continu provoquant des cycles chargement/déchargement de très faible

amplitude (Δσ ≤ 0,2 MPa à 400°C). À cette échelle, la présence de ces avalanches localisées

et leur distribution ne désorganise pas la résistance mécanique globale du matériau qui ne présente donc pas de déconsolidation à l'échelle macroscopique et impose même une

contrainte d’écoulement macroscopique plus élevée qu’à 10-4

s-1 .

Par contre, lors d'un rechargement à 10-4

s-1

(sans déchargement préalable), le matériau

devient le siège d'accidents violents de déconsolidation (Δσ = 25 MPa) suivis de

rechargements et se prolongeant par d'autres cycles de moindre amplitude mais d'égale période : ~ 5 s. Dans ce domaine de températures et de vitesses de déformation, la sensibilité à la vitesse du matériau est clairement négative (SRS < 0). Comme dans le chargement à plus basse vitesse, la coordination des bouffées de plasticité structure, à grande échelle, le flux plastique macroscopique.

On constate donc que dans son état plastifié, le matériau est, dans ce domaine, au sommet de son durcissement par vieillissement (time hardening). L'ensemble de sa structure

devient éminemment instable à toutes les échelles (Δσ s’étend de 25 MPa à 0,2 MPa). Le

durcissement par vieillissement apporte donc un gain de contrainte d'écoulement intrinsèquement instable puisqu'il peut disparaître brusquement et instantanément à l'occasion d'événements plastiques localisés. La localisation de la plasticité à grande vitesse se propage par avalanches. Par opposition, le durcissement d'écrouissage, qui vient se substituer au durcissement de vieillissement lors de la formation ou du passage d'une bande de déformation plastique, apporte une stabilité intrinsèque au matériau. En durcissant la zone où il s'exerce, il opère un transfert de charges vers les zones voisines qui se désancrent (strain softening) puis s'écrouissent à leur tour. La consolidation du matériau tend alors à s'homogénéiser. L’effet

durcissant de l'écrouissage peut également décroître ou même disparaître par restauration, mais contrairement à la déconsolidation, ce processus est très progressif et dépend fortement de la température.

À 400°C, les capacités de restauration de ce matériau sont très limitées : la faible amplitude de relaxation qu'il présente (10 MPa sur 600 MPa) est suivie d’un blocage strict de la plasticité.

Les deux types de durcissement évoqués au paragraphe précédent peuvent se produire successivement et s'additionner comme lors d'un essai de fluage : l'important écrouissage provoqué par la mise en charge (2 à 5%) est suivi d'un vieillissement des microstructures ainsi créées et conduit à un arrêt complet de la plasticité.

V.8.b. Microstructures

Les dislocations observées dans des lames minces tirées d’éprouvettes soumises à des sollicitations uniaxiales cycliques dans la même direction présentent pour la plupart, des orientations particulières : soit vis, soit coin. Elles apparaissent donc parallèles entre elles et forment souvent des empilements. Les configurations les plus fréquemment observées sont constituées d'empilements denses de très nombreuses dislocations d’orientation vis s'accumulant contre les joints de latte qu'elles ont souvent du mal à franchir, sauf lorsqu’elles empruntent le plan basal . On observe également, dans les plans de glissement, la présence de « configurations de tête », dont la rigidité est beaucoup moins marquée, puisqu’elles tendent à former des arcs en contournant des obstacles extrinsèques. Les segments de tête des sources de Frank-Read apparaissent généralement en orientation coin.

La mobilité des segments coin semble donc plus grande que celle des segments vis, ce qui conduit à des configurations de boucles d'Orowan fortement anisotropes car exagérément allongées dans la direction de leur vecteur de Burgers.

Cependant, ceci n'exclut pas que les dislocations coin puissent à leur tour s'immobiliser puis être ancrées par la ségrégation d'atomes interstitiels. Des enchevêtrements de dislocations coin ont été observés au voisinage immédiat des joints de latte.

Pour des déformations plastiques de 2 à 5%, les interactions entre dislocations du type jonction attractive semblent absentes dans ce type de matériau. La formation de cellules ne semble pas non plus se produire dans des lattes qui ont pourtant une épaisseur d'environ 1 µm et des grands axes de l'ordre de 10 à 30 µm. Par contre, on constate la présence de sous-joints traversant les lattes de part en part et qui préexisteraient à toute déformation plastique.

donc les suivants :

- les joints de latte α/β qui sont aussi des sources très efficaces, et bien sûr les couloirs

de phase β transformée (βT) qui sont très difficilement franchissables.

- les nombreux dipôles et multipôles coin de vecteur de Burgers

a

droit des plans de glissement au cours de la déformation plastique.

- les sous-joints qui contiennent fréquemment des dislocations de vecteur de Burgers c + a. Ces configurations paraissent facilement franchissables.

- les enchevêtrements de dislocations coin qui s'accumulent au voisinage des joints de lattes dont elles réduisent la largeur effective.

Les configurations de dislocations essentiellement mobiles ou facilement mobilisables apparaissent très fréquentes dans ces matériaux, même après un recuit prolongé à 400°C. Ce sont essentiellement des sources de Frank-Read en état d'activité ainsi que les très denses empilements de dislocations vis qu'elles produisent, et qui viennent s'accumuler contre les joints de lattes. Elles ne sont retenues en position d’arrêt que par la contrainte locale appliquée mais peuvent repartir en arrière au moindre fléchissement de celle-ci et à plus forte raison dès son renversement.