Search

This study aims at predicting the microstructural evolution of pure tantalum during annealing according the initial microstructural state. Static recovery and discontinuous recrystallization as well as grain growth are described using a mean-field model requiring an appropriate description of the microstructure, using both equivalent dislocation densities and grain sizes distributions. The average equivalent dislocation density can be assessed from Vickers microhardness measurements. The calibration of such a relation between microhardness and dislocation density involves the use of a dislocation density-based constitutive law. Microstructural evolutions during annealing have been observed and control parameters of these phenomena have been determined using original tests such as in situ observation of the recrystallization process or the use of strain gradient samples to assess the critical dislocation density for the onset of recrystallization. More classical tests have been carried out to get recrystallization kinetics in the range 1000-1100°C for different initial microstructures. Simulations of annealing using the mean-field model adapted for tantalum match the experimental evolution of both recrystallized fraction and recrystallized grain size, in either weakly deformed or severely deformed and fragmented microstructures. On the other hand, the model needs to be further adapted for intermediate microstructures, with both a more elaborate description of the initial microstructure and of the nucleation stage of the recrystallized grains. It will then be suitable to predict evolutions of any initial tantalum microstructure during annealing.; L'objectif de ce travail est de prédire les évolutions microstructurales se produisant dans le tantale pur lors d'un traitement thermique en fonction de son état microstructural initial. La restauration, la recristallisation et la croissance de grains sont décrites à l'aide d'un modèle en champ moyen qui nécessite une description adéquate de la microstructure, en termes de distributions de tailles de grains et de densités de dislocations équivalentes. La densité de dislocation équivalente moyenne peut être évaluée par une simple mesure de dureté Vickers. L'établissement de la relation dureté-densité de dislocations nécessite l'utilisation d'une loi de comportement basée sur la densité de dislocations équivalente. Les évolutions microstructurales au cours d'un traitement thermique ont été observées et les paramètres pilotant ces phénomènes ont été identifiés à l'aide d'essais originaux comme l'observation in situ de la recristallisation ou l'utilisation d'essais à gradient de déformation pour déterminer le seuil de densité de dislocations équivalente pour déclencher la recristallisation. Des essais plus classiques ont permis d'obtenir des cinétiques de recristallisation dans la gamme 1000°C-1100°C pour différentes microstructures initiales. Les simulations des différents traitements thermiques à l'aide du modèle à champ moyen rendent bien compte des évolutions microstructurales en termes de fraction recristallisée et de taille des grains recristallisés pour des microstructures faiblement déformées ou fortement déformées et fragmentées, en utilisant une description adéquate du type de microstructure initiale. Le modèle devra en revanche être adapté pour traiter le cas de microstructures intermédiaires, en enrichissant non seulement la description de la microstructure initiale mais également celle de l'étape de germination des grains recristallisés. Il deviendra alors capable de prédire les évolutions de microstructures pour tout type de microstructure initiale de tantale.

On étudie l'influence de la fréquence et du désordre atomique sur l'effet acousto-électrique dans un système composé de deux plaques : semi-conducteur sur substrat piézo-électrique. Les dislocations d'un semi-conducteur soumis à l'action d'une onde acoustique effectuent des vibrations mécaniques autour de leur position d'équilibre. Il en résulte un désordre atomique et une augmentation dans la concentration des défauts. L'analyse détaillée de la différence de potentiel acousto-électrique permet d'une part d'étudier les propriétés physiques générales de la plaque piézo-électrique et d'autre part de mettre en évidence l'influence du désordre sur la mobilité des porteurs de charge du semi-conducteur.

La vitesse de déplacement d'un groupe de dislocations décroît lentement lorsque la densité de défauts mobiles augmente, mais pour une densité critique, les défauts intéragissent tellement entre eux que la vitesse du groupe chute brutalement. Expérimentalement, cette propriété se manifeste au cours de la déformation plastique de certains alliages qui se déforment de façon hétérogène par propagation de bandes de Lüders, notamment après traitement de vieillissement statique ou dans des conditions où l'effet Portevin-Lechatelier apparaît. Le microscope électronique montre qu'une telle déformation se propage par glissement planaire de dislocations. Avec une caméra à grande vitesse on peut mesurer au microscope optique les vitesses de croissance de ces bandes de glissement et connaître la densité de dislocations mobiles. L'augmentation de la vitesse de déformation provoque l'apparition de mouvements collectifs qui sont à l'origine des instabilités de contrainte observées sur les courbes de déformation. Les observations in situ, au microscope électronique à haute tension, de l'allure des dislocations dans les plans de glissements actifs, montrent que pour certaines vitesses, l'écoulement des défauts n'est plus monotone mais procède par saccades. Si ces propriétés collectives peuvent être observées dans divers types d'expériences, l'approche théorique de ces phénomènes est loin d'être complète.