Texture et anisotropie des matériaux polycristallins - Définitions et techniques expérimentales

La plupart des matériaux utilisés technologiquement ont une structure polycristalline. Leurs propriétés dépendent à la fois de la structure de l’agrégat polycristallin et des cristaux qui les constituent. Les propriétés des cristaux sont essentiellement apportées par le choix des matériaux. La structure de l’agrégat, et donc son influence sur les propriétés des matériaux obtenus, résulte cependant du traitement subi par les matériaux. À cause de l’anisotropie des propriétés cristallines, l’orientation du cristal et tous les paramètres de structure qui en découlent, c’est-à-dire la texture et les grandeurs texturales d’ordre supérieur (fonctions de corrélation par exemple), jouent un rôle prédominant parmi les paramètres d’agrégat du matériau polycristallin. La texture et les grandeurs qui y sont reliées constituent donc d’importants paramètres structuraux à deux points de vue :

• influence sur les propriétés des matériaux ;

• évolution lors du traitement des matériaux.

Ces aspects doivent être appréhendés quantitativement en termes de modèles mathématiques.

Des normes technologiques précisent quelles sont les marges de variation maximale autorisées pour les propriétés des matériaux, d’autant plus étroites que la qualité des matériaux s’accroît. Elles sont ainsi particulièrement sévères pour les matériaux dits de haute technologie. À cet effet, les propriétés de base des matériaux, telles que composition et pureté, doivent être contrôlées. Dès que l’incertitude sur les propriétés, due à celle sur ces paramètres, est inférieure à l’anisotropie cristallographique, la texture et les grandeurs qui y sont rattachées deviennent les paramètres structuraux dominants ; le contrôle des grandeurs de base étant constamment amélioré, cela s’appliquera tôt ou tard à tous les matériaux polycristallins. En métallurgie, on effectue depuis longtemps des études et des contrôles de texture, mais cela est moins courant pour d’autres types de matériaux, pour deux raisons essentielles :

• les normes technologiques n’exigent pas vraiment de contrôle des textures dans le domaine des matériaux non métalliques ;

• les matériaux non métalliques ont des structures cristallines plus complexes si bien que les analyses de texture de ces matériaux sont plus difficiles à réaliser, voire quasiment impossibles au moyen des techniques conventionnelles.

Au cours de la dernière décennie, ces deux points ont évolué rapidement, si bien que ces études et contrôles de texture sont importants pour tous les matériaux technologiques. Des techniques sophistiquées ont été notamment développées sous le nom d’Analyse Combinée et sont exposées à la fin de ce document.

Cet article donne la définition des textures et des grandeurs qui y sont reliées, et présente la détermination de textures. Leurs formations ainsi que leurs influences sur les propriétés des matériaux métalliques sont présentées dans l’article [M 3 041]. Ces considérations sont valables pour tous types de matériaux.