Texture et anisotropie des matériaux polycrystallins - Diffraction RX, rayonnement synchrotron et neutrons

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 propriétés des cristaux qui le constituent. Les propriétés des cristaux sont essentiellement données par le choix des matériaux. La structure de l’agrégat, et donc son influence sur les propriétés des matériaux obtenus, dépend cependant du traitement subi par les matériaux. À cause de l’anisotropie des propriétés cristallines, la statistique de l’orientation des cristallites individuelles et les corrélations de paires de ces orientations (fonctions de corrélation) 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 :

• ils influencent les propriétés des matériaux ;

• ils évoluent lors du traitement des matériaux.

Les distributions des orientations des cristallites et des corrélations de paires d’orientations peuvent être décrites quantitativement par des modèles mathématiques.

Des normes technologiques définissent les marges de variation maximale autorisées pour les propriétés des matériaux. Ces marges sont d’autant plus étroites que la qualité des matériaux s’accroît ; elles sont particulièrement étroites pour les matériaux dits de haute technologie. Pour cette raison, les propriétés de base des matériaux, telles que leur composition et leur pureté, doivent être contrôlées. Dès que l’incertitude sur les propriétés est inférieure à l’incertitude due à l’anisotropie cristallographique, la texture et les grandeurs qui y sont reliées 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, voire quasi impossibles, à réaliser au moyen des techniques conventionnelles.

Ces deux points évoluent constamment, si bien que les études et les contrôles de texture deviennent importants pour tous les matériaux technologiques. Cet article donne la définition des textures et des grandeurs qui y sont reliées, et présente la détermination expérimentale des textures par diffraction des rayons X, par rayonnement synchrotron et par diffraction de neutrons.