Glissement <a> dans le plan pyramidal de première espèce

II.2.2.1. Glissement dans les plans pyramidaux

Des preuves de l’activation du système de glissement pyramidal <a> ont pu être mises en évidence lors de ce travail de thèse dans le cas de l’essai à température ambiante sur la lame de Zy-4 non irradiée, mais également lors des essais post-irradiation à haute température (entre 350 et 500°C). Pour ces températures, ce système semblerait même être, avec le système prismatique, préférentiellement activé. Des essais complémentaires à haute température sur des éprouvettes non irradiées permettraient de confirmer cette observation.

Un cas de glissement pyramidal observé lors des essais de traction à température ambiante sur une éprouvette non irradiée est illustré en Figure III-13. Ce cas a été observé dans le même grain que celui des Figure III-7 et Figure III-9 illustrant le glissement dans les plans prismatiques. Les traces des dislocations (en pointillés rouges sur la Figure III-13) semblent correspondre exactement au plan pyramidal (101̅1), en bleu. Afin de lever toute ambiguïté avec un possible glissement prismatique dans le plan (101̅0) en vert, une analyse des plans basée sur la mesure de l’épaisseur et sur l’évolution de la largeur entre traces de la dislocation en fonction de l’angle de tilt a été réalisée. L’épaisseur de lame estimée dans le cas où le glissement serait pyramidal est de 174 nm et de 400 nm si le glissement était prismatique. De plus, le graphique qui présente l’évolution de Lα en fonction de cos(θα) confirme bien

une la validité du plan pyramidal comme plan de glissement.

Figure III-13. a)-c) Identification du glissement dans le système pyramidal <a> lors d’un essai de traction in- situ à température ambiante sur du Zy-4 non irradié d) Evolution de Lα en fonction de cos(θα). Les dislocations glissant dans les systèmes pyramidaux de première espèce se présentent sous la forme de brins très peu courbés. Les traces de glissement observées dans les systèmes de glissement pyramidaux semblent moins nettes et, dans certains cas, moins droites que dans le cas du glissement prismatique. La vitesse de glissement semblent également plus lente, d’environ une dizaine de nm.s-1_.

Le glissement des dislocations est saccadé et semble s’effectuer par le déplacement des parties vis de

250 nm

a) t=0 s b) t=27,7 s c) t=40,4 s

a) – b) b) – c)

250 nm 250 nm

250 nm 250 nm

Projection stéréographique du grain à tilt +5 0 50 100 150 200 250 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Lp ro j (n m ) cos(theta) Prismatique Pyramidal

la dislocation (Figure III-13). D’après les soustractions d’images, le glissement de la dislocation se produit en effet, à température ambiante, grâce à l’avancée de la partie vis de la dislocation. Ce mécanisme de glissement est cohérent avec le mécanisme de Peierls où la dislocation franchie les vallées par la formation de doubles décrochements coins (ou « kinks ») qui se propagent (Chapitre I §I.3.1.2.1).

Lors des essais de traction réalisés à haute température sur des éprouvettes pré-irradiées aux ions, le glissement des dislocations dans le système pyramidal <a> a également pu être identifié, comme illustré en Figure III-14. Bien que l’observation des traces de la dislocation soit difficile, il est possible de les reconstituer par soustraction d’images (Figure III-14 a)-b)). Les traces inférieures de la dislocation correspondent exactement aux traces du plan pyramidal (101̅1̅), et les traces supérieures sont également proches de ce plan. De plus l’épaisseur mesurée pour un glissement de la dislocation dans ce plan est de 300 nm contre 1000 nm si la dislocation glissait dans le plan prismatique (101̅0). L’épaisseur de 300 nm, bien qu’élevée, est plus cohérente avec les conditions d’observation en lames minces.

Figure III-14. Preuve de l’activation du glissement pyramidal lors des essais de traction in-situ à haute température sur éprouvette pré-irradiée.

Lors des essais de traction réalisés à haute température sur éprouvettes irradiées, les dislocations glissant dans des plans pyramidaux semblent avancer grâce à une succession de doubles glissements déviés, ou double « cross-slip », qui entraînent la formation de crans (ou « jogs ») le long de la ligne de dislocation. Ces crans agissent comme points d’ancrage et ralentissent fortement le glissement de la dislocation. Le mouvement de ces crans est cependant possible selon trois mécanismes dépendant de leur taille. Les crans peuvent être soit traînés par les dislocations lorsqu’ils sont de petite taille, soit étirés lorsqu’ils sont de taille moyenne ou encore contournés quand leur taille est importante [6]. Le mécanisme de déplacement des crans majoritairement identifié lors de ces essais, est un mécanisme de traînage des crans. Quelques cas de contournement ont également été observés. La Figure III-15 illustre un cas de double glissement dévié pour une dislocation glissant dans un plan pyramidal à 400°C.

d d

d

100 nm 100 nm 100 nm

a) t=0 s b) t=10,88 s a)-b)

II. Analyse des systèmes de glissement

Le glissement dévié d’une dislocation s’effectue dans un plan qui contient son vecteur de Burgers, soit dans notre cas le plan de base, un plan prismatique ou un second plan pyramidal. Le facteur de Schmid du plan de glissement pyramidal de la dislocation est le plus important et est de 0,46, ce qui explique la forte activation du glissement dans ce plan. Les facteurs de Schmid du plan de base, du plan prismatique et du second plan pyramidal pouvant être impliqués dans le double glissement dévié sont respectivement de 0,13, 0,44 et 0,33. Le plan prismatique et le second plan pyramidal semblent donc plus favorablement orientés par rapport à la contrainte que le plan de base pour permettre le glissement dévié, mais aucune preuve expérimentale ne permet de déterminer avec exactitude le plan de double glissement dévié. Les traces des différents plans sont reportées en Figure III-15 b)-c), avec en noir la trace du plan de glissement pyramidal π1, en vert la trace du plan prismatique P, en bleu la

trace du second plan pyramidal π2 et en rouge la trace du plan de base B. Le cran créé se déplace le

long de la ligne de dislocation, parallèlement à la direction du vecteur de Burgers, puis, lorsqu’il arrive à l’extrémité de la ligne de dislocation, se referme, entraînant la formation d’une boucle de dislocation.

Figure III-15. Glissement des dislocations dans le plan pyramidal par un mécanisme de double glissement dévié lors d’un essai de traction à 400°C sur une éprouvette de Zy-4 pré-irradiée aux ions.

II.2.2.2. Détermination du coefficient de viscosité dans les plans pyramidaux de première espèce

La détermination du coefficient de viscosité dans les plans pyramidaux π1 est rendue délicate, les lignes

de dislocation observées étant peu courbées. Afin d’obtenir un ordre de grandeur de ce coefficient, la mesure a été réalisée lors du double glissement dévié illustré en Figure III-15 où la dislocation se courbe sous l’effet ancrant de ce dernier. L’évolution de la contrainte de ligne en fonction de la vitesse de glissement de la dislocation est donnée en Figure III-16. Le coefficient de viscosité obtenu est d’environ 0,42 MPa.s à une température de 400°C. L’ordre de grandeur du coefficient de viscosité dans le plan pyramidal est donc similaire à celui dans le plan prismatique pour des températures de 350 et 400°C. Drouet [5] donne également un coefficient de viscosité compris entre 0,1 et 0,8 MPa.s lors d’un glissement dans le plan pyramidal observé à 500°C.

a) t=0 s b) t=2 s c) t=4 s d) t=6 s a) – b) b) – c) c) – d) 100 nm 100 nm 100 nm 100 nm 100 nm 100 nm 100 nm boucle tr π₁ tr B tr π_{tr P}2 π₁ π₁ Plan de cross-slip e)

Figure III-16. Evolution de la contrainte de tension de ligne τl en fonction de la vitesse de glissement de la dislocation dans un plan pyramidal à 400°C.