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Thèse soutenue

Observation par microscopie électronique en transmission des défauts étendus introduits par déformation à haute température dans le nitrure d'aluminium

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Auteur / Autrice : Virginia Feregotto
Direction : Jean-Pierre Michel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science et ingénierie des matériaux
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Jury : Président / Présidente : Amand George
Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Luc Demenet

Résumé

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Nous avons déformé par compression, jusqu'à 10%, des polycristaux de nitrure d'aluminium (AlN) et nous avons étudié les défauts étendus introduits. Les essais mécaniques ont été effectués entre 1550 et 1650°C sous atmosphère neutre, soit par fluage sous des contraintes de 150 à 250 MPa soit à vitesse de déformation constante ([Epsilon] = 5. 10-⁶ s-¹). Les courbes de fluage sont constituées d'un stade transitoire et d'un stade quasi-stationnaire tandis que les courbes à [Epsilon] constant présentent un léger crochet de traction suivi d'un stade à faible durcissement. La principale conséquence de la déformation est la création aux joints de grains de cavités qui coalescent créant de longs vides responsables de la ruine du matériau. Les résultats les plus originaux concernent l'observation des défauts intragranulaires étendus, notamment les dislocations, les boucles de dislocations, les fautes d'empilement et les parois de domaines d'inversion (IDBs). La densité de dislocation, initialement très faible, croit avec la déformation jusqu'à atteindre localement 10¹⁰cm-². Le mouvement des dislocations se produit selon la valeur de la contrainte, par glissement dans le plan de base et dans d'autres plans (surtout {1010}), ou par montée. Des sous-joints de flexion et de torsion ont été observés. La plupart des dislocations sont de type a mais quelques empilements de dislocations c+a ont été vus dans (0001). De larges fautes d'empilements, situées dans (0001) et bordées de dislocations partielles de Shockley ou de Frank-Shockley, ont été observées sur des échantillons déformés à faible [Sigma]. Simultanément à ces fautes, on note la présence des boucles, dont la nature et la densité dépend très fortement des conditions de déformation: il s'agit de boucles de Frank, de Frank-Shockley et de quelques boucles de Shockley. La caractérisation des boucles de Frank (R = ± c/2), montre qu'elles résultent de la précipitation d'atomes interstitiels, ce qui suggère une diffusion couplée des atomes d'aluminium et d'azote. Les IDBs constituent souvent des obstacles au mouvement des dislocations. Dans certains IDBs plans nous avons mis en évidence la formation de réseaux constitués de dislocations des trois vecteurs de burgers a, dissociées, avec nœuds alternativement étendus et constrictes, configurations qui n'avaient jamais été observées