Microstructure, contraintes des multicouches métalliques Mo (110) / Ni (111) élaborées par pulvérisation ionique : influence sur les propriétés élastiques

par Franck Martin

Thèse de doctorat en Milieux denses et matériaux

Sous la direction de Christiane Jaouen et de Jérôme Pacaud.

Soutenue en 2003

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale des sciences pour l'ingénieur et aéronautique - SPI&A (Poitiers) , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .

mots clés

• Rayons X -- Diffraction
• Solutions solides
• Épitaxie
• Brillouin, Effet

Résumé

Nous avons étudié les effets interfaciaux sur les propriétés des multicouches Mo(110)/Ni(111) par des techniques de diffraction X et diffusion Brillouin. Un adoucissement de la constante de cisaillement atteignant 65% est obtenu. L'évolution des distances interplanaires et celle du nombre de plans des couches de Mo suggèrent une interdiffusion de Ni. La prise en compte d'une couche " douce " aux interfaces a permis de décrire l'évolution de C44, d'estimer son module élastique et l'extension du gradient chimique. Les multicouches épitaxiées ont une relation d'orientation de type " Nishiyama-Wassermann " et montrent une diminution du paramètre " libre de contraintes " des couches de Mo avec la période confirmant une diffusion de Ni dans le Mo. L'étude des solutions solides montre la formation de phases métastables accompagnée d'un très fort adoucissement de C44 pour des concentrations en soluté inférieures à 27%, au delà les alliages sont amorphes et le module de cisaillement stabilisé.

Titre traduit

Microstructure, stresses in metallic multilayers Mo (110) / Ni (111) grown by direct ion beam sputtering : effect on elastic properties

Résumé

We investigated interfacial effects on properties of Mo(110)/Ni(111) multilayers by X-ray diffraction techniques and Brillouin light scattering. We observe a large softening of the shear modulus up to 65% of the predicted value. The interplanar spacings evolution and numbers of planes in Mo sub-layers suggest a Ni interdiffusion. . Considering an elastically soft interfacial layer in determining the C44 modulus allow to estimate it's specific modulus and the chemical interdiffusion length. The epitaxied multilayers showed a "Nishiyama-Wassemann" orientation relationship and a decrease of the "stress free" parameter, in Mo sub-layers, with decreasing period confirming the Ni diffusion in Mo. MoxNi1-x solid solutions showed metastable phases, for solute concentration below 27%, with a large decrease of the shear modulus up to 50% of the predicted value and above 27% alloys are amorphous and the shear modulus is stabilized.