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Initiation de la déformation hétérogène dans les verres métalliques
 
ICMPE CNRS Université Paris 12
Wed, Jan. 20th 2010, 11:00
SPEC Salle Itzykson, Bât.774, Orme des Merisiers

Les verres métalliques (VM) sont des alliages multi élémentaires (au moins 3 mais souvent plus de 5 éléments) composés de métaux de transitions et, en faible proportion, d'éléments légers (Be, C, Al), organisés en clusters (quasi-indentiques) et ne présentant pas d'ordre à longue distance. Il s'agit d'alliages hors équilibres présentant une forte entropie de configuration et ayant subi une faible variation volumique lors de leur solidification. L'origine de la formation d'un VM est d'ordre cinétique ; en dessous de la température de liquidus les atomes déjà organisés en clusters sont confrontés à une forte viscosité (dans une composition favorable) évitant une réorganisation à longue distance et la cristallisation. La forte viscosité dans le domaine surfondu s'obtient en particulier pour des binaires présentant un eutectique "profond" par exemple dans Au-Si, Zr-Cu auxquels on rajoute des éléments (Al, Ni) favorisant "l'amorphisabilité" on parle de glass forming ability, GFA qui correspond à la plus grande épaisseur obtenue pour le plus faible taux de refroidissement). Actuellement des verres métalliques base Zr (type Zr57Cu20Al10Ni8Ti5) sont obtenus sous la forme de barreau de l'ordre de 1 cm de diamètre. La structure atomique désordonnée confère aux VM des comportements originaux et ils sont surtout étudiés pour leurs propriétés magnétiques (FeSiB) et mécaniques. Les VM apparaissent homogènes jusqu'à quelques distances inter atomiques et l'absence de défaut (dislocation) susceptible de relaxer une contrainte conduit à des dilatations locales de la structure interprétées en termes de volumes libres. Lorsque la mobilité atomique est suffisante (au dessus de la transition vitreuse, Tg) le volume libre est continûment redistribué et la déformation est homogènes (plusieurs centaines de %). En dessous de Tg le volume libre est confiné dans une zone définiecomme une zone de cisaillement élémentaire (shear transformation zone, STZ) où il y a un adoucissement local (abaissement de viscosité). La localisation de la déformation initie la formation d'une bande de cisaillement conduisant à la rupture du verre.

Nous abordons les mécanismes d'initiation des bandes de cisaillement en évaluant par des mesures en nanoindentation les effets de variations de la chimie sur la déformation. Des verres métalliques sont élaborés par trempe sur roue, sous la forme de rubans de 50 microns d'épaisseur. La composition est modifiée par substitution d'éléments, par exemple le Cu est partiellement remplacé par du W de même rayon atomique mais d'énergie de cohésion différente. Les mesures montrent une corrélation entre certaines propriétés comme le module d'Young (qui rend compte de la cohésion moyenne du verre) et le volume d'activation qui rend compte de la capacité à initier la déformation locale. Ces travaux préliminaires devraient contribuer à identifier des pistes pour l'établissement d'un modèle de déformation hétérogène dans les verres métalliques.

Contact : Elisabeth BOUCHAUD

 

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