Étude de la plasticité des polyéthylènes en traction uniaxiale

Structural and mechanical study of polyethylene plasticity under uniaxial tensile test

• Auteur / Autrice : Valérie Gaucher
• Direction : Roland Séguéla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyéthylène

Polymères

Résumé

Ce travail est une contribution à l'étude de la plasticité en traction uniaxiale des polyéthylènes entre la température de la transition vitreuse et la fusion cristalline. L'étude systématique de 3 copolymères d'éthylène/1-butène couvrant la plage de cristallinité [0. 65-0. 35] a permis d'élucider les mécanismes complexes de l'écoulement plastique par le biais de mesures de contrainte-déformation vraies couplées à une analyse structurale de la déformation. La formation de la striction s'accompagne d'un gradient de vitesse de déformation et développe des contraintes normales le long du profil de la striction. La propagation de l'instabilité plastique s'effectue à partir des régions concaves de l'épaule de striction ou les chaînes adoptent une orientation préférentielle oblique. Il apparaît en outre que le système de glissement préférentiel dans le polyéthylène sphérolitique est (010)[001]. L'orientation progressive de l'axe des chaînes dans la direction d'étirage est responsable du durcissement et conduit à la stabilisation de la striction. La plasticité des polyéthylènes est gouvernée par deux mécanismes de déformation plastique : l'un homogène, l'autre hétérogène. Le mécanisme homogène est un cisaillement des lamelles cristallines dans les plans (010). Il est caractérisé par une consolidation élevée et des paramètres d'activation thermique relativement faibles. Son amorçage est contrôlé par l'épaisseur des lamelles cristallines. Ce mécanisme est étroitement lié aux mobilités moléculaires mises en jeu dans la relaxation cristalline. Le mécanisme hétérogène correspond à un glissement localisé dans la lamelle cristalline. Il est caractérisé par une faible consolidation et dépend moins de la température et de la cristallinité que le précédent. Le caractère compétitif de ces deux mécanismes suggère qu'ils sont situés dans des régions distinctes des lamelles cristallines. Afin de rendre compte de ces observations, deux modèles théoriques ont été proposés sur des considérations structurales. Le modèle de génération thermique de dislocations à partir de la surface latérale des cristaux permet de décrire convenablement le mécanisme homogène. Le modèle de glissement aux interfaces défectueuses de la structure mosaïque prédit de façon satisfaisante l'évolution avec la température de la contrainte d'écoulement du mécanisme hétérogène.