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LE VERRE
réversible jusqu’à la fracture, laquelle se produit tout à fait inopinément.
Le point de départ est le plus souvent sur la surface de l’éprouvette et le
plan de fracture est toujours perpendiculaire à la contrainte de tension
maximale en ce point. Après fracture, on peut, en rassemblant les fragments de l’éprouvette, retrouver exactement sa forme et ses dimensions
initiales. Aucune manifestation de fluage plastique n’est détectable par
les moyens d’observation courants.
Les constantes d’élasticité de la silice sont [45] E = 72 GPa, K = 37 GPa,
G = 30,5 GPa, μ = 0,17.
Les valeurs relativement basses des modules d’élasticité de la silice
peuvent s’expliquer par la structure en chaîne du réseau vitreux et par le
volume libre important. Sous contrainte de traction, l’allongement
microscopique résulte au moins autant de petits changements des angles
des liaisons Si—O—Si que de l’étirement des liaisons elles-mêmes. Mallinder et Proctor [46] ont trouvé que le module de Young augmente aux
très fortes contraintes et ont établi la relation
E = E 0 (1 + 5,75 ε )
où E 0 est une constante et ε est l’allongement relatif. Le signe + qui apparaît dans cette expression est surprenant car on s’attendrait plutôt à ce
que le module décroisse aux fortes contraintes, comme c’est le cas pour
les whiskers métalliques [47]. Ernsberger interprète ce comportement
exceptionnel de la silice en supposant que, aux très fortes contraintes, la
part de la déformation due à l’alignement des chaînes fermées Si—O—Si
se réduit (effet de pantographe) [48].
Lorsque des modificateurs sont introduits dans le réseau, ils en occupent le volume libre, mais l’affaiblissent en réduisant les interconnexions.
Il en résulte deux effets antagonistes sur les modules d’élasticité. La
figure 2.7 montre les variations du module de Young dans les verres
binaires alcalins. On voit qu’à teneur égale le module décroît quand
l’intensité de champ (Chap. 1, Sect. 3.3) du cation modificateur diminue.
Si, dans un verre de silicate de sodium, on introduit des cations à forte
intensité de champ, le module augmente (Fig. 2.8). De même, Al 2 O 3 et
B 2 O 3 qui réduisent le nombre d’oxygènes non-pontants élèvent la valeur
de E. Livshits et al. [50] ont montré que, dans les verres 25 Na 2 O, x Al 2 O 3 ,
(75-x) SiO 2 , E passe de 59 à 74 GPa lorsque x varie de 0 à 25. On observe
sur la figure 2.8 que PbO fait décroître le module bien qu’il ait une intensité de champ élevée. Selon Scholze [21], le rôle de PbO est à rapprocher
de celui de K 2 O car Pb
2+ est comme K
+ , un gros ion fortement polarisable.
Le tableau 2.II donne quelques valeurs du module de Young de verres
de compositions diverses ainsi que d’autres substances. On a également
indiqué le rapport du module de Young à la masse volumique, quantité
utile pour les applications où l’on cherche à concilier raideur et légèreté.
LE VERRE
réversible jusqu’à la fracture, laquelle se produit tout à fait inopinément.
Le point de départ est le plus souvent sur la surface de l’éprouvette et le
plan de fracture est toujours perpendiculaire à la contrainte de tension
maximale en ce point. Après fracture, on peut, en rassemblant les fragments de l’éprouvette, retrouver exactement sa forme et ses dimensions
initiales. Aucune manifestation de fluage plastique n’est détectable par
les moyens d’observation courants.
Les constantes d’élasticité de la silice sont [45] E = 72 GPa, K = 37 GPa,
G = 30,5 GPa, μ = 0,17.
Les valeurs relativement basses des modules d’élasticité de la silice
peuvent s’expliquer par la structure en chaîne du réseau vitreux et par le
volume libre important. Sous contrainte de traction, l’allongement
microscopique résulte au moins autant de petits changements des angles
des liaisons Si—O—Si que de l’étirement des liaisons elles-mêmes. Mallinder et Proctor [46] ont trouvé que le module de Young augmente aux
très fortes contraintes et ont établi la relation
E = E 0 (1 + 5,75 ε )
où E 0 est une constante et ε est l’allongement relatif. Le signe + qui apparaît dans cette expression est surprenant car on s’attendrait plutôt à ce
que le module décroisse aux fortes contraintes, comme c’est le cas pour
les whiskers métalliques [47]. Ernsberger interprète ce comportement
exceptionnel de la silice en supposant que, aux très fortes contraintes, la
part de la déformation due à l’alignement des chaînes fermées Si—O—Si
se réduit (effet de pantographe) [48].
Lorsque des modificateurs sont introduits dans le réseau, ils en occupent le volume libre, mais l’affaiblissent en réduisant les interconnexions.
Il en résulte deux effets antagonistes sur les modules d’élasticité. La
figure 2.7 montre les variations du module de Young dans les verres
binaires alcalins. On voit qu’à teneur égale le module décroît quand
l’intensité de champ (Chap. 1, Sect. 3.3) du cation modificateur diminue.
Si, dans un verre de silicate de sodium, on introduit des cations à forte
intensité de champ, le module augmente (Fig. 2.8). De même, Al 2 O 3 et
B 2 O 3 qui réduisent le nombre d’oxygènes non-pontants élèvent la valeur
de E. Livshits et al. [50] ont montré que, dans les verres 25 Na 2 O, x Al 2 O 3 ,
(75-x) SiO 2 , E passe de 59 à 74 GPa lorsque x varie de 0 à 25. On observe
sur la figure 2.8 que PbO fait décroître le module bien qu’il ait une intensité de champ élevée. Selon Scholze [21], le rôle de PbO est à rapprocher
de celui de K 2 O car Pb
2+ est comme K
+ , un gros ion fortement polarisable.
Le tableau 2.II donne quelques valeurs du module de Young de verres
de compositions diverses ainsi que d’autres substances. On a également
indiqué le rapport du module de Young à la masse volumique, quantité
utile pour les applications où l’on cherche à concilier raideur et légèreté.