Etude des interactions entre dislocations et joints de grains dans le cuivre

par Jean-Philippe Couzinie

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Science des matériaux

Sous la direction de Louisette Priester et de Brigitte Décamps.

Soutenue en 2004

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    L'objectif fondamental de cette these est l’analyse par microscopie electronique en transmission des mecanismes d’accommodation des dislocations de matrice dissociees dans les joints de grains du cuivre, etude primordiale pour comprendre le comportement mecanique des materiaux cristallins. Dans les joints de basse energie s3 {111}, deux resultats importants sont obtenus: si le plan de l’interface est un plan de glissement pour la dislocation incidente, une incorporation par recombinaison des dislocations partielles de shockley est mise en evidence. En cas contraire, l’hypothese la plus probable considere l’entree puis la decomposition de la dislocation partielle de tete en une dislocation glissile du reseau de joint et une dislocation sessile de type stair-rod, processus suivis de l’entree de la seconde partielle. Dans un joint de haute energie s9 {221}, l’evolution rapide de l’accommodation a temperature ambiante des produits de decomposition d’une dislocation extrinseque dans le reseau intrinseque temoigne d’une forte diffusivite du joint a basse temperature. Par ailleurs, la structure des joints s9, observee par microscopie electronique a haute resolution, se compose de facettes symetriques et asymetriques. Le couplage observations-simulations atomiques montre que les parties asymetriques se decrivent par le modele des unites structurales et qu’elles sont de plus basse energie que les parties symetriques. Enfin, pour un joint general, un essai par deformation in-situ revele l’accommodation spontanee de dislocations des leur entree dans le joint. Ce dernier semble se comporter comme une couche quasi-visqueuse, la dislocation extrinseque comme une densite de deformation.

  • Titre traduit

    Study of the interactions between dislocations and grain boundaries in copper


  • Résumé

    The main objective of the thesis is the analysis by transmission electron microscopy of the accommodation mechanisms of dissociated matrix dislocations in grain boundaries of copper. Such a study is essential for a better understanding of the polycrystalline materials mechanical properties. In low energy sigma 3 {111} grain boundaries, two main results are obtained: 1) if the interface plane corresponds to a glide plane for the incident dislocation, an incorporation by recombination of the shockley partials dislocations is observed; 2) if not the most probable hypothesis considers the entrance and the decomposition of the leading partial in one glissile grain boundary dislocation and one stair rod type sessile dislocation. These processes are followed by the entrance of the second partial within the grain boundary. In high energy sigma 9 {221} interfaces, the fast accommodation kinetic at room temperature of extrinsic dislocation decomposition products in the intrinsic network gives evidence of the elevated grain boundary diffusivity at low temperature. Moreover the sigma 9 grain boundary structure observed by high resolution electron microscopy is composed of symmetrical and asymmetrical facets. The "experimental observations-atomic simulations" coupling shows that the asymmetrical facets could be described using the structural unit model and are of lower energy than the symmetrical ones. Finally an in-situ deformation test in a general grain boundary shows the spontaneous accommodation of crystal dislocations when entering the interface. The grain boundary seems to behave like a quasi-viscous layer, the extrinsic dislocation like a deformation density.

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Informations

  • Détails : 229 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)326
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