Le joint de grains réel - Effets mécaniques

Le présent article est le deuxième consacré au joint de grains réel : il fait suite à l’article [M 4 011] auquel le lecteur doit nécessairement se référer pour bien comprendre les dénominations appliquées aux joints de grains ainsi que les questions développées dans le présent contexte. Il complète une première approche des défauts chimiques, ponctuels et volumiques [M 4 012], pour se consacrer aux défauts linéaires résultant des transferts de contraintes mécaniques entre joints de grains et cristaux, ou directement de l’effet de contraintes extérieures.

Les interactions des dislocations de matrice avec un joint de grains portent le joint dans un état hors équilibre. Ces interactions sont étudiées principalement par microscopie électronique en transmission et par simulation ; les méthodes spécifiques à l’étude des joints sont explicitées avec, à chaque fois, un exemple d’application à un cas particulier d’interaction. Le retour d’un joint vers l’état équilibré se fait via des processus de relaxation des contraintes intergranulaires, étudiés par microscopie électronique in situ et comparés aux processus prédits par différents modèles.

Défauts ponctuels et défauts linéaires interagissent dans les joints comme c’est le cas en matrice : les effets réciproques des interactions entre dislocations extrinsèques et ségrégation sont abordés avec leurs conséquences sur le comportement du joint de grains.

Enfin, le but final en science des matériaux est de comprendre les répercussions de ces phénomènes structuraux sur les propriétés des joints de grains et de là les propriétés de l’ensemble du matériau. Cet aspect ne peut être présenté avec toute sa complexité dans le cadre de cet article, seuls quelques repères sont donnés ouvrant la voie à toute une série d’études qui restent à entreprendre. La compréhension des liens entre mécanismes à l’échelle élémentaire et comportement macroscopique du matériau en est toujours à ses balbutiements.

Notons enfin que ces approches concernant le joint de grains ou interface homophase peuvent être aisément étendues aux interfaces hétérophases (entre deux phases ou deux matériaux différents).

Ces considérations des réactions des joints de grains à une sollicitation mécanique et des ensembles qu’ils forment dans les polycristaux peuvent ouvrir la voie à une “ingénierie des joints de grains”.