CHAPITRE VI

#> ASPECTS PARTICULIERS DES GLISSEMENTS PRODUITS DANS CERTAINS GRAINS PAR LES EFFORTS ALTERNÉS

Nous avons déjà entrevu la diversité des glissements qui se développent dans les cristaux d'aluminium recuit lorsqu'une éprouvette en forme de bande est soumise à des torsions alternées. En général, ces glissements, plus ou moins intenses, se produisent conformément aux lois classiques des glissements dans les cristaux. Mais il n’est pas rare de rencontrer des dispositions très particulières de ces bandes de glissement et ce sont quelques-uns de ces aspects que nous allons étudier dans ce chapitre en cherchant à en expliquer les causes.

Il semble au premier abord qu’une telle étude serait plus facile à effectuer avec des éprouvettes ne comportant que quelques gros cristaux. On sait que de tels échantillons sont maintenant faciles à obtenir grâce aux procédés de fabrication des monocristaux. Mais les conditions expérimentales seraient alors transformées, les interactions si importantes entre les grains seraient très différentes. Il serait, par ailleurs, beaucoup plus rare d’observer des comportements particuliers puisque la diversité des orientations serait beaucoup moins grande par suite du nombre plus faible des cristaux.

C’est pourquoi nos recherches ont été effectuées avec un aluminium dont la recristallisation n’était pas très poussée (grains de 2 ou 3 mm de côté en moyenne).

Pour rendre plus claire la présentation de ce chapitre, nous avons séparé les principaux phénomènes observés, mais nous tenons à préciser que l’ordre de classement de ceux-ci est quelconque et n’a en particulier aucune liaison avec la fréquence de leur reproduction.

19 Quadrillage régulier de la surface d’un grain.

À l'examen direct d’une éprouvette, un grain nous était apparu comme resté poli au milieu d’autres extrêmement perturbés. Au grossissement 85 (fig. 70) on devinait qu'en fait la surface ne présentait plus un poli spéculaire. Au grossissement 750 (fig. 71) nous avons alors constaté qu'il s'était produit sur ce grain un quadrillage très serré, d'aspect fort curieux. L'’équidistance des lignes formant le quadrillage est égale à 2,4 microns. Ces lignes, qui sont certainement des lignes de glissement, sont perpendiculaires, et sont inclinées de 359 par rapport aux directions des contraintes de cisaillement maximum. Lorsque l'essai est poursuivi le quadrillage se déforme, surtout dans certaines régions, par suite de plissements (fig. 71 bis) et d’ondulations de la surface.

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Fig. 71 bis

Ayant pris un diagramme de ce cristal aux rayons X, nous avons constaté que le cube de la maille cristalline a une face confondue avec la surface de la tôle, l’arête est inclinée de 100 sur l’axe de torsion de la bande de métal. Les lignes de glissement observées peuvent être les traces de plans (111) ou (110).

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Dans les deux cas les glissements peuvent se développer avec la même intensité

dans les deux directions par suite de leurs égales inclinaisons sur les directions des contraintes.

La particularité du phénomène réside essentiellement dans le fait que les glissements ne se produisent dans ce cristal que suivant des paquets de plans réticulaires régulièrement espacés.

Nous avons pu voir en effet sur les micrographies illustrant l'étude générale des perturbations produites dans le métal recuit, que, dans la plupart des grains d’une éprouvette, l’écartement des bandes de glissement est quelconque et assez variable d’une région à l’autre du grain. Ceci est dû aux irrégularités de la texture cristalline qui n’est jamais parfaite dans toute la masse d’un cristal.

Comment expliquer le développement beaucoup plus régulier observé ici ?

Comme première hypothèse nous avions pensé que cette équidistance des glissements résultait d’un phénomène d’ondes stationnaires dans ce cristal soumis à des vibrations. Cette interprétation nous avait été suggérée par une figure montrant l'aspect

tout à fait analogue des interférences produites par des ondes ultra-sonores dans un liquide [12].

En fait, cette explication n’est pas satisfaisante. Nous verrons plus loin (chap. VIT, Flexion alternée) que ce phénomène se reproduit assez fréquemment pour des conditions d'essais très différentes. Un calcul simple montre d’ailleurs que les fréquences capables de produire un tel phénomène seraient énormes (de l’ordre de 10°). Ce phénomène est donc en relation directe avec la structure du métal. En effet, chaque fois que nous avons observé un tel quadrillage, nous avons pu constater que l’équidistance des glissements est toujours du même ordre de grandeur (légèrement supérieure à 2 u). Il est donc certain que les efforts alternés utilisés pour nos essais mettent ainsi en évidence une sousstructure de l’aluminium recuit.

Une sous-structure assez analogue a d’ailleurs été observée dans le fer par MM. CHauproON et MorEAU [13] en chargeant ce métal en hydrogène par électrolyse.

- Le grain étudié ici — et les grains où de semblables glissements se sont produits — ont donc à cette échelle de 2 & une texture périodique mise en évidence par la régularité du développement des glissements. L’équidistance des lignes observées doit déterminer dans ce cas l’écartement minima possible de deux bandes de glissement.

En examinant dans le détail les micrographies des figures 70 et 71 nous constatons que le quadrillage n’est cependant pas parfaitement régulier sur toute la surface du grain. Les bandes de glissement sont plus marquées tantôt dans une direction, tantôt dans l’autre. Les zones ainsi mises en évidence ont en moyenne une largeur de 20 y. Nous avons donc à cette échelle un nouvel arrangement dans le cristal.

Nous allons voir maintenant un autre exemple qui montre qu’à une échelle encore plus grande (100 à 200 pu) il peut exister parfois une nouvelle sous-structure du cristal.

2° Lignes de glissement en chevrons.

Les micrographies des figures 72, 73 et 74 montrent cette disposition particulière des glissements.

Fig. 72

Dans un même grain les glissements se produisent dans deux directions mais les deux systèmes de «slip-bands » sont discontinus et dessinent des chevrons plus ou moins réguliers à la surface du métal.

Fig. 72 bis

Sur les deux premières micrographies qui illustrent ce phénomène les chevrons forment un angle obtus de 1350.

Les deux directions de glissement sont respectivement inclinées de 209 et de 25° sur celles des contraintes de cisaillement maximum.

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Le dessin en chevrons montre donc qu'il existe dans ce cristal des zones contiguës allongées, à l’intérieur desquelles la direction des glissements varie périodiquement.

Comment expliquer ce phénomène que nous avons eu l’occasion de rencontrer

dans la proportion de un grain sur quatre ou cinq cents examinés ? #»

Plusieurs explications paraissent possibles au premier abord : L

a) on peut se demander si l’essai adopté n’est pas à l’origine de tels phénomènes. Cette explication est à rejeter pour diverses raisons.

Si la formation de chevrons était due au mode d’essai nous aurions eu l'occasion de les rencontrer beaucoup plus fréquemment. La régularité du dessin serait certainement beaucoup plus grande si cette répartition résultait, par exemple, de phénomènes d’ondes

x 120 XX 3$ Fig. 73 Fig. 74

stationnaires de tensions engendrés par les mouvements vibratoires imposés à l'éprouvette. On devrait alors observer dans des cristaux différents des bandes de largeurs sensiblement égales pour des conditions d'essai analogues. Or, dans les exemples donnés, la largeur d’un chevron varie entre 60 et 200 microns. Les fréquences capables de provoquer ces glissements périodiques seraient d’ailleurs ici encore beaucoup trop élevées (de l’ordre de 107);

b) cet arrangement régulier est dû à une orientation très particulière des directions de glissement par rapport à celles des contraintes maxima

Cette hypothèse ne suffit pas non plus.

En effet, si, comme dans le cas du quadrillage, l'orientation favorable du grain est une condition nécessaire pour la production simultanée de deux systèmes de glissement, cela n’explique pas pourquoi il ÿ a formation de chevrons plutôt que formation de deux réseaux de lignes continues;

c) la texture cristalline n’est pas homogène dans l’ensemble du grain et c’est une sous-structure du cristal qui est mise en évidence par ce développement périodique des bandes de glissement.

Le contour des zones de la micrographie de la figure 72 été décalqué (fig. 72 bis). Nous voyons que les contours sont assez irréguliers et qu'il est certain que le cristal ne contient pas de macles dont les contours seraient parfaitement rectilignes.

D'autre part, ces zones ne révèlent pas le dessin cristallin qui existait après laminage de la tôle à 600 %, avant le recuit. Elles sont en effet allongées dans une direction

faisant en moyenne un angle de 509 avec la direction du laminage.

I est certain en tout cas qu'il y a unité cristalline dans le grain considéré car le nombre des directions de glissement est limité à deux. D'ailleurs, lorsque l'essai est poursuivi et que le métal est très perturbé, nous constatons que les bandes de glissement se recoupent et arrivent quelquefois à former deux systèmes de lignes continues.

On peut done penser que ces cristaux possèdent une sous-structure et que nous avons là un exemple de « macromosaïque » du genre de celles observées par MM. LACOMBE et BEAUJARD [14].

Nous avons pris des diagrammes X par retour en plusieurs points d’un cristal présentant ce phénomène. Il ne nous a pas été possible de déterminer avec précision les désorientations du réseau cristallin car les efforts alternés ont fortement perturbé ce réseau et il y a un astérisme marqué.

Seules les méthodes par attaque chimique peuvent, dans un tel cas, confirmer l'existence de cette sous-structure.

La micrographie de la figure 74 montre l’aspect observé dans un autre grain. Sur cette figure deux des frontières du grain sont visibles. Les deux directions de glissement sont respectivement inclinées de 3° sur l’axe de torsion et de 170 sur la direction transversale; les portions de lignes longitudinales sont naturellement plus marquées que les portions de lignes transversales. Dans cet exemple la régularité des chevrons est beaucoup moins grande que sur les figures précédentes. Les zones ainsi dessinées sont allongées dans deux directions et leur forme est, dans une certaine mesure, en relation avec la position des frontières du grain.

Au cours de nos expériences nous avons rencontré parfois des zones intergranulaires d’un dessin encore plus compliqué.

3° Groupement des glissements en larges bandes espacées.

La micrographie de la figure 75 donne un nouvel exemple de répartition périodique des glissements. Dans ce cas les bandes de glissement sont très épaisses, sensiblement équidistantes, avec entre elles des intervalles pratiquement sans perturbations.

A la frontière du grain on distingue cependant des amorces de glissements dans une autre direction, ce qui prouve que dans les zones restées polies la direction des glissements plus faciles n’est plus la même.

Il semble donc logique de rapprocher ce phénomène de celui étudié au 22.

Il y a comme ci-dessus deux directions de glissement, mais ici les glissements ne se produisent vraiment que dans une seule de ces deux directions.

Fig. 77

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Fig.