Contribution à l'analyse par diffractométrie X des déformations et des contraintes à l'échelle des grains

Grain scale stresses and strains determination by X-ray diffraction

• Auteur / Autrice : Wenjun Huang
• Direction : Vincent Ning Ji
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie aux rayons X

Résumé

Une nouvelle méthodologie d'analyse monocristalline par diffraction des rayons X (DRX) a été développée pour combler une lacune de l'analyse des contraintes d'ordre II (à l'échelle du grain) dans un matériau cristallin à structure non cubique. Cette méthode est basée sur la méthode d'Ortner I en introduisant le tenseur métrique qui lie le tenseur des déformations et les distances inter réticulaires mesurées par DRX. Avec cette nouvelle méthodologie, lorsque le repère cristallin direct n'est ni nécessairement orthogonal ni nécessairement normé, un repère orthonormé associé au repère cristallin direct est défini, où la majorité des calculs sont exécutés avec les règles de calcul usuelles. La méthode des moindres carrés nous permit de prise en compte de plus de 6 mesures minimum pour obtenir une meilleure estimation de G et déterminer les incertitudes statistiques. L'application expérimentale dans un bi cristaux cuivre nous a permit d'avoir validé cette nouvelle méthode. Par cette méthode, des contraintes résiduelles d'ordre II dans une couche galvanisé à gros grains sur l'acier sont déterminées après un traitement thermique de recuit. Les 4 grains orientés différemment sont été aussi quantitativement caractérisés in situ sous une sollicitation extérieure. Les résultats ont bien démontré le mécanisme de déformation élastique et plastique à l'échelle des grains et entre les grains. Par conséquent, cette méthode développée est donc adaptable et significative pour détermination des déformations et des contraintes à l'échelle des grains dans un monocristaux ou multicristaux à cristalline structure quelconque.

A new methodology for strain and stress analysis by X ray diffraction (XRD) in single crystal was developed. It can be applied to determine the second order stress (in grain scale) in single and multi-crystal material with non-cubic lattice. This method is based on the method Ortner I. It has introduced the metric tensor G which is deduced from the lattice space measured by XRD. In the developed method, when the crystal reference is non-orthonormal, an orthonormal reference associated with the crystal basis is defined, so all calculation could be done with usual calculation laws. The use of the least square method allows the acquisition of many more measurements than the six absolute necessary. Then a better metric tensor G is calculated and the statistical error is obtained. This developed method was applied in a bi crystal copper. The experimental results have shown that this method is also effective. The second order residuals stresses for coarse Zn grains in a galvanized coating were determined after annealing. The four coarse grains with different orientations were also characterized and demonstrated the elastic and plastic deformation mechanism in a grain or between the grains during in situ tensile loading. So this method is well able to determine the strains and stresses in grain scale in a mono crystal or multi crystal with any crystalline structure.