Combined studies of microdeformation induced by identation and X-ray microdiffraction applied to polymers

• Auteur / Autrice : Aurélien Gourrier
• Direction : Christian Riekel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée et du rayonnement
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Les résultats présentés dans cette thèse ont permis de démontrer, pour la première fois, la possibilité de réaliser des études combinées de microindentation et de diffusion aux petits angles / diffraction (SAXS/WAXS) en temps réel (in-situ). D'importantes informations structurales peuvent ainsi être obtenues au cours de la déformation sur une échelle atomique à mésoscopique. Un appareil spécifique de microindentation a été développé dans ce but sur la ligne de ''microfocus'' de l'ESRF (ID13). Les premières expériences ont été réalisées sur des fibres de polymères synthétiques mais la méthode pourrait s'appliquer sur d'autres types de matériaux tels que les polymères naturels ou les métaux. Les expériences de diffraction (WAXS) ont ainsi permis de montrer qu'au moins une partie des domaines cristallins se trouvant dans le volume traversé par le faisceau de rayons X ont tendance à s'orienter dans le champ de contraintes induit par l'indenteur, donnant lieu à des textures très prononcées. Un autre effet important de l'indentation a été trouvé sous la forme de transitions de phases dans le cas de certaines fibres dites à hautes performances.

The results presented in this thesis demonstrate, for the first time, the feasibility of combined studies of microindentation and both wide and small angle X-ray scattering (SAXS/WAXS) techniques in-situ (real-time). In this way, valuable structural information can be gained throughout the deformation process from the atomic to mesoscopic scale. For this purpose, a dedicated microindentation device was developed on the microfocus beamline of the ESRF (ID13). The first experiments were focused on polymer fibres eventhough the method can also be applied to other materials such as biopolymers or metals. The WAXS experiments showed that at least a part of the crystallites within the volume probed in the X-ray beam tend to orient in the stress field induced by the indenter giving rise to strong textures. Another important consequence of indentation was found in the form of phase transformations occurring in two high-performance fibres.