DISCUSSION « INTERACTION DISLOCATION-RÉSEAU »

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Submitted on 1 Jan 1971

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DISCUSSION “ INTERACTION DISLOCATION-RÉSEAU ”

P. Grandchamp

To cite this version:

P. Grandchamp. DISCUSSION “ INTERACTION DISLOCATION-RÉSEAU ”. Journal de Physique

Colloques, 1971, 32 (C2), pp.C2-249-C2-252. �10.1051/jphyscol:1971251�. �jpa-00214577�

DISCUSSION << INTERACTION DISLOCATION-RE SEAU >>

Rapporteur : P. A. GRANDCHAMP

1) PhknomBnes lies au recuit. - P. GOBIN (Lyon).

- M. Dubois observe un maximum de frottement inttrieur, dans le cas du cobalt, B 400 OC et pense B une influence de la transformation martensitique.

Cependant, les exptriences de Selle et al. [l] montrent qu'en attendant l'tquilibre 9. chaque temptrature de mesure (environ 1 h), on n'observe pas de maximum de frottement inttrieur B la temptrature de transfor- mation.

B. DUBOIS (Paris). - Nous croyons que les rtsul- tats de Selle [2] montrent quand m&me une influence de la transformation allotropique du cobalt au refroi- dissement. De nombreux autres auteurs (Koster [3], Maringer et Marshin [4], Fine et Greener [5] et Selle [2]), observent tout au moins une variation de module.

De toute f a ~ o n , nos experiences montrent que nous obtenons toujours un maximum de frottement intt- rieur B 400 OC (temptrature proche de la transforma- tion allotropique) quel que soit l'tcrouissage, alors que la temptrature de recristallisation varie avec le taux d'tcrouissage. Nous comptons stparer les effets de la transformation allotropique et de la recristallisation en jouant sur la purett du cobalt.

A. Iso~fi (Lausanne). - A propos de la communica- tion de M. Dubois, je voudrais prksenter les rksultats d'une ttude analogue faite sur des tchantillons d'or et d'argent de haute purett (5 N) tcrouis par laminage et par traction. Nous suivons l'tvolution du frottement inttrieur mesurt B 20 OC aprbs des recuits isochrones de 1 h h des temptratures allant de 50 OC B 400 OC.

Nous avons ttudit l'influence du taux d'kcrouissage (Fig. 1) sur de I'argent lamint de 1 % h 20 %. Nous

A

A 9 99.998

T m = 20'C

E m =

8 - x

5.10

7'10

7 . A

. ^loo/. 20°1.

6 . . 5 . 6 .

3..

2..

D

50 100 150 200 250 300 350 4OO'C

constatons l'existence d'un maximum dont l'ampli- tude croPt et dont la temptrature diminue lorsque le taux d'tcrouissage augmente. D'autre part, nous avons fait des mesures sur de l'or tcroui de 7 % par laminage et par traction. Ces mesures ont montrt que le maximum de frottement inttrieur en fonction de l a temptrature de recuit n'apparait que sur l'tchantillon lamint (Fig. 2). I1 semble donc que ce maximum dtpende fortement du mode d'tcrouissage et ne soit pas lit5 seulement B la recristallisation.

FIG. 2. - Recuits isochrones d'khantillons d'or. Ecrouissage :

traction 7 % et laminage 7 %.

Q-L lo3

T. JALANTI (Lausanne). - Nous avons chercht ce phtnombne de

pic de recuit

sur de l'or 5 N en fai- sant varier le mode d'tcrouissage et de mesure. I1 s7avbre que ce pic ne peut btre observt par une mesure de frottement inttrieur en ondes longitudinales [6] ni sur des tchantillons dtformts par traction. En revanche, ce phtnombne intervient lors de mesures en flexion ou en pendule, aprbs des tcrouissages par laminage ou par torsion. Ces remarques sont rtsumtes dans le tableau :

4.0..

3.5..

3.0..

2.5.-

A u 99.999 Tm-

2 O 0 C E m = 2

E c r o u i s s a g e

x

traction 7 %

Pi

Laminage Torsion Traction

Mtthode de

Type d'tcrou~ssage

+ ^: effet mis en evidence

- : effet non trouvt

FIG. 1. - Recuits isochrones d'khantillons d'argent laminks. Sans signe : essais non faits.

Ondes longitudi-

nales Flexion Pendule de torsion

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1971251

C2-250 P.-A. GRANDCHAMP

P. GOBIN. - I1 semble qu'il ne soit pas ntcessaire d'avoir une recristallisation pour obtenir un effet. En particulier, une rtcente ttude de Galkin et al. [7]

montre une augmentation du frottement inttrieur apr6s des recuits ou la recristallisation n'intervient pas. En revanche, il y a aussi un maximum de frotte- ment inttrieur B la recristallisation primaire.

Ajoutons que Fornerod [8] a obtenu un phtnomene aemblable sur de I'argent tcroui par laminage sans recristallisation du mttal. Kame1 et Attia [9] ont kgalement observt ce phknomhne dans l'argent ; ces auteurs l'attribuent B la recristallisation.

2) BropriCtCs experimentales des pics de relaxation dus auw dislocations. - F. M. MAZZOLAI (Rome). -

Nous avons trouvt que le pic a dans le tantale, nio- bium et vanadium est fortement accru par l'introduc- tion d'hydrogene dans le mttal tcroui. Dans certaines conditions, l'apparition du pic semble m&me Ctre conditionnte par l'introduction d'hydroghne. Peut-

&re que M. de Fouquet est en mesure de suggtrer une explication de ces rtsultats.

J. de FOUQUET (Poitiers). - Nous avons tgalement constatt une influence des impuretts (notamment I'oxygkne) sur le pic Pa, mais nous n'avons aucune explication B donner.

A. SEEGER (Stuttgart). - Les temptratures des maxima des pics de Bordoni mesurts sur des poly- cristaux et des monocristaux d'or par M.M. Grand- champ, Benoit et Bays ne diffhent pas grandement d'un type d'tchantillon a un autre ; de plus, la gamme de frtquences qu'ils emploient pour dtterminer l'tner- gie de relaxation et la frtquence limite associte au pic est relativement faible. Ces rtsultats numtriques sont donc obtenus avec une prtcision relativement faible. Par consequent, je pense que les pics que l'on obtient sur difftrents tchantillons sont dus essentiel- lement au m&me processus physique, avec de petites modifications.

W. BENOIT (Lausanne). - L'analyse de ces rtsul- tats doit Ctre faite tr6s prudemment en raison de la grande dispersion des points exptrimentaux sur le diagramme [P, IIT]. Si toutefois il est licite d'en tirer des conclusions, ce sont celles-ci : dans les polycris- taux, une faible valeur de la frtquence dYattaque (correspondant h de grandes dislocations) correspond

it une faible valeur de l'tnergie d'activation. Comme les monocristaux conduisent a des valeurs plus faibles de ces parambtres de relaxation, on en conclut, toujours en supposant que l'analyse de Berry et Nowick est applicable, que les dislocations des monocristaux sont plus longues que celles des polycristaux.

R. de BATIST (Mol). - Mongy et al. [lo, 11, 121 ont trouvt, par des mesures en ultra-sons, des varia- tions de 1'Bnergie de relaxation, de la frtquence d'atta- que et de la largeur du pic de Bordoni en fonction de l'orientation cristalline. Ces variations sont plus marqutes que celles qu'observent Grandchamp et al.

A. SEEGER (Stuttgart). - Je connais les rtsultats de Mongy, mais je doute que ces auteurs aient observt rtellement des pics de Bordoni. Grandchamp et al.

observent des pics situts approximativement A la mCme temptrature et ne variant que tr6s peu de I'un A l'autre ; Mongy et al. au contraire, observent des pics dans un large domaine de temptratures et ayant des caracttristiques tres difftrentes.

La dttermination exptrimentale de l'tnergie de relaxation et de la frtquence d'attaque assocites B un pic de relaxation ntcessiterait, pour Ctre parfaite, deux conditions difficilement conciliables : premibrement, les mesures devraient Ctre faites sur un mCme tchantil- Ion vibrant selon le mtme mode (ce qui limite la gamme de frtquence) et, secondement, devraient Ctre ttaltes sur un large domaine de frtquences.

Z. C. SZKOPIAK (Surrey).

J'aimerai poser une question B M.M. Rieu et de Fouquet concernant le pic p dans le Nb : observe-t-on ce pic immtdiatement aprbs tcrouissage et quel est l'effet d'un recuit succt- dant B la dtformation plastique ?

J. de FOUQUET (Poitiers).

Les pics Pp sont obser- vts aussitbt apr6s dtformation a temptrature ambiante.

Le recuit du pic Pp pr6c&de celui de Pa lorsqu'on fait un recuit B la temperature du maximum de Pp. En outre, un recuit une temptrature comprise entre les temperatures des pics Pa et Pp ne provoque pas de diminution importante de Pa.

G. RIEU (Poitiers). - Un recuit ^? 200 OC provoque ⁱ la disparition des deux pics par pitgeage des disloca- tions. Ce pitgeage masque l'annihilation des disloca- tions intervenant B plus haute temptrature.

J. de FOUQUET (Poitiers). - En effet, Chambers [I31 a montrt qu'une petite dtformation succtdant a un recuit ^?i 200 OC fait rtapparaitre Pa et Pp alors que cette optration ne restitue pas les pics si le recuit a Ctt fait beaucoup plus haute ternptrature. I1 y a donc corrtlation entre les mtcanismes des pics Pa et Pp qui sont restituts par la mCme dtformation plastique.

Z. C. SZKOPIAK (Surrey). - J'aimerais faire une remarque en relation avec les rtponses de MM. Rieu et de Fouquet. I1 semble que le pic Pp observt par ces auteurs est caust par un mtcanisme difftrent de celui qui explique le pic Pg observe sur le Nb commercial apr6s irradiation, tcrouissage et trempe par Stanley et Szkopiak 114, 15, 161. Les principales difftrences entre ces deux types de Pp sont :

1) Le pic de Rieu et de Fouquet (RF) est prtsent apr6s Ccrouissage ; celui de Stanley et Szkopiak (SS) n'apparait qu'apr6s un recuit succtdant 5 l'tcrouissage.

2) Le pic R F dtcroit apr6s un recuit et est compl6te- ment supprimt par un recuit 8. 120 OC ; le maximum de l'intensitt de relaxation du pic SS est atteint a p r b un recuit B 120 OC ; ce pic ne disparait qu'aprks un recuit k 350 OC.

3) La hauteur du pic R F dtpend fortement du taux d'tcrouissage alors que le pic SS n'en dtpend pas.

Les difftrences entre ces pics, c'est-&-dire les diffe-

nent probablement des diffirentes puretCs des matkriaux utilisCs (le pic SS a CtC Ctudit sur une Cprouvette de Nb commercial contenant environ 5 000 p. p. m.

d7impuretC dont 3 000 p. p. m. de Zr).

B. BAYS (Lausanne). - Quels sont l'effet et l'am- plitude de 1'Ccrouissage suppltmentaire que MM. Rieu et de Fouquet appliquent a leur Cchantillon de molyb- d&ne pour faire rkapparaitre les pics apr&s recuit ? G. RIEU (Poitiers) - Nous voulons vCrifier que la disparition des pics aprks un recuit A 400 OC est due 51.

l'tpinglage des dislocations et non pas a leur annihila- tion. On arrive effectivement B dtsancrer les disloca- tions CpinglCes au stade 3, apr&s migration des impu- retts, en l'occurrence du carbone et de l'azote.

J. de FOUQUET (Poitiers). - J'ajoute que l'tcrouis- sage suppltmentaire suffisant B dbsancrer les disloca- tions n'est en fait qu'une montCe dans le domaine Clastique (dtformation de l'ordre de Ce traite- ment ne gCn&re probablement que trks peu de disloca- tions, par consiquent, le fait que l'on retrouve les pics nous a m h e bien a penser un dksancrage.

3) Mod6les et interprktations. - J. de FOUQUET (Poitiers). - La puretC, la configuration des disloca- tions peuvent expliquer les diffkrences de spectres entre mttaux ou entre exptrimentateurs. J'aimerais demander B M. Seeger son sentiment sur la gCnCralitC du mtca- nisme de kink pour interprtter l'ensemble des pics Po (Cu, Al), P, P, etc. compte tenu des forces de Peierls, des mCcanismes de glissement, etc.

A. SEEGER (Stuttgart). - Tant qu'on consid&re un cristal dans lequel les dislocations sont glissiles dans un plan de glissement, le mCcanisme essentiel devrait 6tre le mbme. Dans les hexagonaux et les c. f. c. il doit y avoir au moins deux tels phknomknes puisqu'il existe deux types de dislocations parallkles aux directions denses. Je ne pense pas que 1'6nergie de faute d'empi- lement soit un paramktre d'une grande importance car la force agissant sur une dislocation mise en jeu par une exptrience de frottement intCrieur est faible par rapport B la force d'interaction entre les deux parties d'une dislocation imparfaite. Plus exactement, les deux partielles sont soumises chacune B son propre potentiel de Peierls ; la somme de ces deux potentiels sinusoi'daux est aussi un potentiel sinusotidal, le potentiel de la paire. Ce raisonnement n'est valable que lorsque l'energie de faute d'empilement est suffi- samment grande. En revanche, certains phCnombnes particuliers observts dans certains alliages pourraient Ctre dus au fait que les deux partielles se stparent et interviennent plus ou moins indkpendamment l'une de l'autre dans le phCnomkne de relaxation.

Le fait que l'on puisse obtenir, dans certaines condi- tions, des pics non Clargis est extrbmement important ; ceci signifie en effet que si l'on a un Ccrouissage pro- duisant une distribution Ctroite des longueurs des boucles de dislocations, le pic obtenu est Ctroit.

par Thompson et Holmes [7] ou par Grandchamp et al.

sont des phCnomknes causCs par une distribution des largeurs des segments dislocation ; cette distribution n'est pas forcement uniforme.

J. de FOUQUET (Poitiers). - M. Alefeld a mis en tvidence l'importance des effets non lintaires dans l'analyse des pics de Bordoni. Pourrait-il donner son avis sur les voies d'interpritation ainsi r6vClCes ? G. ALEFELD (Jiilich). - I1 existe au moins 5 effets non linkaires qui peuvent &re attribuCs la contrainte de Peierls :

1) Accumulation des kinks a basse temperature.

Au-dessous de la temperature du pic de Bordoni, une contrainte fait glisser les kinks jusqu'a ce qu'ils se confondent (Fig. 3). Dans cet Ctat, les dislocations sont bloqutes par le potentiel de Peierls et aucun

FIG. 3. - D6placement maximum d'un segment de dislocation sans generation de kink [211 ...

dtplacement supplCmentaire n'est possible sans crCa- tion de paires de kinks. On peut donc s'attendre a

ce que le module croisse avec la contrainte appliquCe

a basse tempCrature. Cet effet a CtC observe sur le tungstkne par Chambers et al. [8].

FIG. 4. - Frottement intkrieur d'un &chantillon d'aluminium

en fonction de l'amplitude de mesure et de la tempkrature [21].

C2-252 P.-A. GRANDCHAMP

2) Le

breakaway >> est different selon que l'on a une tempkrature infkrieure ou sup6rieure au pic de Bordoni. Le frottement intbrieur dQ au

breakaway >>, report6 en fonction de la temperature, croit fortement dans la rigion d u pic de Bordoni (Fig. 4). Cette crois- sance s'explique par le fait que la crCation de doubles kinks n'est possible qu'B partir d'une certaine tempt- rature.

3) La hauteur du pic de Bordoni croit lorsque l'amplitude des oscillations de mesure augmente.

4) La hauteur du pic de Bordoni croPt lorsqu'on

applique une contrainte de polarisation continue B lY6chantillon soumis B la mesure. Ainsi que dans l'effet 3), on obtient par cette m6thode une forte contrainte interne agissant sur les dislocations. Cette contrainte modifie le potentiel de la dislocation qui se trouve ainsi en mesure de contribuer au micanisme de relaxation.

5) Effets non 1inCaires sur le fluage.

Ces cinq effets non linCaires sent dCtaill6s dans les rCf6rences [19] [20] 1211.

[I] SELLE (J. E.), RECHCIEN (J. J.), J. Mat. Nucl., 1969, [14] STANLEY (M. W.), SZKOPIAK (Z. C.), J. Nucl. Mat.

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