E3 Défauts : dislocations et postes vacants

Topique

La température de ce métal détermine, selon une relation de type Arrhenius, la concentration d'équilibre des lacunes dans son réseau cristallin : chaque lacune, un site du réseau qui devrait être occupé par un atome mais qui reste vide, requiert une énergie de formation spécifique. Plus la température de ce métal est élevée, plus il peut maintenir un grand nombre de lacunes à l'équilibre thermique malgré ce coût énergétique. Une température plus élevée pour ce métal se traduit par une concentration d'équilibre des lacunes plus importante, conformément à cette relation d'Arrhenius.

Indépendamment de ces lacunes, la densité de dislocations de ce métal — la longueur totale des lignes de dislocation par unité de volume — stocke, au sein du champ de déformation élastique entourant chaque dislocation, de l'énergie qui reste piégée dans le réseau même après la disparition de la charge qui les a introduites. Une densité de dislocations plus élevée se traduit par une plus grande quantité d'énergie stockée par les dislocations, car un plus grand nombre de lignes de dislocation contribuent par leur propre champ de déformation à cette même énergie. Cette densité de dislocations n'est pas constante : la déformation plastique que subit ce métal l'accroît progressivement, comme le décrit le modèle de Kocks-Mecking, les dislocations existantes se multipliant et en générant de nouvelles par glissement les unes par rapport aux autres. À mesure que le métal accumule une déformation plastique, la densité de dislocations continue d'augmenter, toujours selon ce modèle, bien qu'à un rythme décroissant, ces mêmes dislocations commençant également à s'annihiler.

Cette même densité de dislocations continue d'augmenter avec l'accumulation de la déformation plastique, conformément au modèle de Kocks-Mecking. Par conséquent, ce modèle, avec sa concentration initiale de lacunes et sa densité de dislocations, utilise cette densité de défauts (ponctuels et linéaires) pour contrôler deux aspects distincts de ce métal : premièrement, elle alimente un autre modèle de cet ensemble, celui qui décrit la résistance mécanique du métal selon les relations de Hall-Petch et de Taylor, en utilisant cette même densité de dislocations comme variable d'entrée ; Deuxièmement, cette concentration de lacunes, combinée à la température, contrôle la cinétique de diffusion décrite par un autre modèle de cet ensemble, car ces mêmes lacunes permettent aux atomes voisins de passer d'un site du réseau cristallin à un autre. Le fait que cette densité de dislocations continue d'augmenter avec la déformation plastique, conformément au modèle de Kocks-Mecking déjà présenté, implique qu'un autre modèle de cet ensemble réutilise ce même modèle de Kocks-Mecking pour décrire l'écrouissage de ce métal.

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