Etudes de lien entre écrouissage/restauration et croissance de grains dans les polycristaux métalliques thermomécaniquement transformés

par Bermane Beucia

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Patrick Franciosi et de Brigitte Bacroix.

Soutenue le 25-05-2016

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis) , en partenariat avec Université Paris 13 (établissement de préparation) et de Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (laboratoire) .

Le président du jury était Yannick Champion.

Le jury était composé de Nathalie Bozzolo, Frédéric Christien, Sylvain Queyreau.

Les rapporteurs étaient Nathalie Bozzolo, Frédéric Christien.


  • Résumé

    Depuis des décennies, le rôle joué par les joints de grains dans le comportement plastique des matériaux cristallins interroge mécaniciens, métallurgistes, spécialistes des matériaux. Après les avancées décisives de la plasticité individuelle des cristaux et de leur comportement collectif au sein d’agrégats, les effets complexes des interfaces sur le comportement effectif constituent l’enjeu restant à maîtriser. Car si les joints peuvent aussi bien être sites d’endommagement que réseau de consolidation dans une structure polycristalline, ils contribuent toujours fortement aux propriétés macroscopiques de cette dernière. Le travail réalisé est une contribution à l’étude du comportement des joints lors de traitements thermomécaniques induisant leur mobilité. On parle de migration.Nous avons étudié les caractéristiques essentielles de la migration de joints de grains à partir du mécanisme de SIBM (croissance de grains sans germination après faible déformation plastique). La migration des joints de grains sous recuit après déformation a été suivie in situ en MEB. Les évolutions microstructurales sont analysées en MEB et en AFM. Les principales forces et caractéristiques contribuant à la migration des joints sont étudiées. Pour les forces, un diagramme de migration reliant le déplacement des joints à l’énergie de courbure et à l’énergie stockée par déformation plastique a permis d’évaluer la pertinence de l’expression usuelle de la force motrice de migration et d’en discuter de possibles ajustements. Pour les caractéristiques, nous avons confirmé l’effet de surface de la gravure thermique et celui plus intrinsèque des jonctions triples sur la mobilité des joints de grains.

  • Titre traduit

    Study links beween hardening / recovery and grain in the thermo-mechanically processed polycrystallinr metals


  • Résumé

    For many decades, the role of grain boundaries in the plastic behavior of crystalline materials questions engineers, metallurgists, materials scientists. After the decisive progress in plasticity of individual crystals and for their collective behavior in aggregates, the complex effects of boundaries on the actual behavior are the remaining challenge to master. If boundaries can as well be considered as damage sites as strengthening network in a poly-crystalline structure, they always contribute greatly to the macroscopic properties of the latter. This work is a contribution to the study of the behavior of boundaries during thermomechanical treatments inducing mobility. We talk about migration.We studied the essential characteristics of the migration of grain boundaries from SIBM mechanism (Strain Induced Boundary Migration). The migration of grain boundaries under annealing after deformation was monitored in situ SEM. Microstructural changes are analyzed by SEM and AFM. The main strengths and characteristics contributing to the boundary migration are studied. For strengths, a migration diagram linking the displacements of grain boundaries to the curvature energy and the stored energy from plastic deformation allowed to assessing of the relevance of the usual expression for the migration driving force and to discussing possible adjustments. For characteristics, we confirmed the surface effect of the thermal grooving and the more intrinsic one of triple junctions on the mobility of grain boundaries.


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