E2 Microstructure : granulométrie

Topique

La taille des grains de ce métal polycristallin est le paramètre géométrique fondamental qui décrit ce modèle. C'est la même méthode d'interception linéaire, initialement proposée par Heyn et déjà utilisée à cette fin par un autre modèle de cet ensemble, qui la mesure directement sur une image microscopique de l'échantillon. Le fait que la ligne de longueur connue tracée par cette méthode traverse davantage de joints de grains lors du balayage de l'image explique la taille de grain mesurée plus petite pour ce métal.

Cette même taille de grain, une fois mesurée, peut être exprimée de deux manières distinctes mais équivalentes : soit par un indice ASTM, une échelle numérique où chaque unité représente approximativement la moitié de la taille de grain de l'unité précédente, soit directement par un diamètre circulaire équivalent, le diamètre d'un cercle de même aire que le grain moyen observé. Un indice ASTM plus élevé correspond à un diamètre circulaire équivalent plus petit, car les deux méthodes décrivent, dans des directions opposées, la même taille de grain de plus en plus fine.

Cette même taille de grain détermine également la résistance mécanique de ce métal, conformément à la relation de Hall-Petch, qui sera décrite en détail par un autre modèle de cet ensemble : les joints de grains font obstacle au mouvement des dislocations, et plus il y a de joints de grains par unité de volume, plus chaque dislocation rencontre d’obstacles sur son parcours. Une taille de grain plus petite, avec davantage de joints de grains par unité de volume, se traduit par une plus grande résistance mécanique, conformément à la même relation de Hall-Petch ; une taille de grain plus grande se traduit par une plus faible résistance mécanique.

Par conséquent, ce modèle, avec la taille de grain et la méthode d’interception linéaire utilisées pour son élaboration, détermine également la cinétique de deux transformations distinctes décrites par deux autres modèles de cet ensemble : la recristallisation de ce métal, qui progresse plus rapidement lorsque la taille de grain initiale est plus petite, car il y a davantage de joints de grains disponibles pour la nucléation de chaque nouveau grain recristallisé ; et le frittage de ce métal sous forme de poudre, qui progresse également plus rapidement lorsque la taille de grain des particules initiales est plus petite, pour la même raison géométrique. Le fait que cette taille de grain, cruciale à la fois pour la cinétique et pour la résistance mécanique déjà établie par la relation de Hall-Petch, puisse être mesurée par deux méthodes expérimentales indépendantes signifie qu'un autre modèle de cet ensemble la mesure par diffraction des rayons X, en utilisant l'analyse de Williamson-Hall, confirmant ainsi la même taille de grain que la méthode d'interception linéaire mesure déjà directement sur une image microscopique.

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