MORPHOLOGIE DES GRAINS DE METAL

MORPHOLOGIE DES GRAINS DE METAL

Un métal est formé d’une multitude de petits volumes appelés grains dont la taille varie en général de 0.2 à 200 µm. Les grains sont limités par les joints de grains (figure I.1).Chaque grain est en fait un monocristal constitué d’un empilement régulier d’atomes métalliques dont la cohésion est due à des attractions inter atomiques. La représentation de cet empilement est effectuée de façon commode en assimilant chaque atome à une sphère dure (Figure I.2) 

CRISTALLOGRAPHIE GEOMETRIQUE

 Il est commode pour décrire ces empilements de faire abstractions des atomes qui constituent le métal, et de raisonner sur une série régulière de points imaginaires, qui forment le squelette du cristal. Ce squelette est appelé réseau. Les points sont appelés nœuds. Ce réseau est construit à partir de trois vecteurs unitaires non coplanaires qui constituent les paramètres du réseau. On définit dans ce réseau une maille qui est un parallélogramme construit sur les nœuds des réseaux figure I.3

Systèmes cristallins

Il peut être montré que tous les arrangements de points peuvent être décrits par l’un des 14 réseaux de Bravais, représenté chacun par une maille conventionnelle la plus symétrique possible 

Directions et plans cristallographiques 

Dans chaque réseau, on définit des directions cristallographiques passant par deux nœuds du réseau et des plans cristallographiques passant par trois nœuds du réseau non alignés. Une direction est définie à partir des vecteurs unitaires a, b, c par le vecteur n u a v b w c    . . . .Les indices de la direction sont notés : [u, v, w] s’il s’agit d’une direction  (ou des directions équivalentes parallèles),   u v w , , s’il s’agit de la famille de directions équivalentes obtenues par symétrie. Les indices négatives son repérés par u .Le plan (h, k, l) considéré coupe les axes en , , a b c h k l . Les indices du plan appelés indices de Miller sont notés (hkl) s’il s’agit d’un plan (ou des plans équivalents parallèles) {hkl} s’il s’agit de la famille de plans équivalents obtenus par symétrie. Les indices négatifs sont repérés par h

Structure des cristaux réels 

Dans les cristaux réels, il faut noter que les atomes sont placés soit sur les nœuds des réseaux de Bravais, soit sont liés avec ceux-ci par une relation constante. Nous emploierons les termes de plans cristallins, de directions cristallines pour des plans et directions cristallographiques portant des atomes du cristal. Chapitre I: Synthèse bibliographique 9 I.3.5. Métaux purs Les réseaux suivants, lesquels cristallisent les métaux, sont simples et peu nombreux. Il s’agit principalement des réseaux cubiques centrés (CC). Cubique à faces centrés (CFC) et hexagonal compact (HC). Dans le cas des métaux purs, tous les atomes sont de nature identique. Figure 1.8. Réseaux CC, CFC et HC 

Alliages 

L’alliage est constitué d’un métal de base auquel on ajoute des atomes d’un autre métal en vue d’accroître les caractéristiques mécaniques: limite élastique, allongement à la rupture, résistance à la traction et dureté Vickers. Les matériaux cristallisés sont généralement constitués d’un ensemble de grains ou cristaux et ce de façon compact, ils sont polycristallins. La frontière entre deux cristaux s’appelle le joint de grain. Ceci étant la surface limite de deux éléments anisotropes et d’orientation différente, qui fait l’interface pour la transmission de déformation et de contrainte de chacun des cristaux.

Texture cristallographique 

La texture cristallographique est définie par la fraction volumique de cristaux ayant une orientation donnée. Les cristaux étant anisotropes selon de nombreuses caractéristiques physiques (mécanique, magnétique, électrique,…). Un matériau dit texturer possède généralement deux ou trois composantes de texture. S’il n’existe qu’une seule composante accusée, on parle de pseudo-moncristal. Au contraire, un nombre important de composantes implique un effet d’isotropie. L’influence des différentes composantes sur le comportement thermomécanique du matériau, dépend de leurs poids respectifs.