Analyse EBSD - Déformation et recristallisation des matériaux métalliques

Le terme « microstructure » intègre, à la fois, la texture morphologique, c’est-à-dire la taille et la forme des grains et la texture cristallographique (distribution des orientations cristallographiques). La maîtrise de ces deux paramètres est capitale pour optimiser les propriétés mécaniques, magnétiques, électriques,… des matériaux métalliques.

La diffraction des rayons X, ou des neutrons, permet d’accéder à une mesure globale de la distribution des orientations dans le polycristal. Mais cette texture cristallographique ne peut pas être corrélée à la microstructure. On voit alors bien l’intérêt de mettre en œuvre des techniques expérimentales capables de caractériser localement, et simultanément, ces différents paramètres.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour mesurer des orientations locales au sein d’une microstructure. Mais, l’une d’entre elles est devenue un outil très répandu dans les laboratoires universitaires et industriels, la diffraction des électrons rétrodiffusés (Electron BackScattered Diffraction , EBSD) dans un microscope électronique à balayage (MEB).

Depuis les années 1990, avec une version entièrement informatisée, on peut mesurer des cartographies d’orientations (reconstruction de la microstructure à partir de la mesure des orientations cristallographiques) et des phases.

À partir de ces cartographies, une multitude de données, outre la texture cristallographique elle-même, est accessible, comme la distribution des joints de grains, les gradients d’orientations intragranulaires,… De ce fait, l’analyse des structures de déformation, de recristallisation, de transformation de phases, de croissance de grains s’en trouve largement facilitée.

L’analyse de la texture peut être locale, mais aussi globale, c'est-à-dire comparable à celle estimée par diffraction des rayons X, ou des neutrons, à condition de considérer un nombre suffisant de grains.

La qualité des diagrammes de diffraction est une donnée importante puisqu’elle peut être un indicateur de l’écrouissage du matériau et un moyen d’estimer la fraction de grains vierges de dislocations dans un matériau partiellement recristallisé. Une analyse fine de ces diagrammes permet d’accéder à la mesure de déformations élastiques et plastiques.

Cette technique expérimentale est également devenue un outil indispensable pour la simulation des microstructures. En effet, elle permet, d’une part, de fournir des données d’entrée pour la simulation (microstructure, texture, énergie stockée au cours de la déformation,…) et, d’autre part, de valider les résultats simulés en déformation, en recristallisation,...