CHAPITRE 5 - MÉTHODES D’ANALYSE DE L’INGÉNIEUR DES SURFACES
20 1
3.2.4. Techniques avancées
Évaluation des microcontraintes
Dans u n grain de métal écroui, le réarrangement des dislocations conduit à la
formation d’une mosaïque de domaines de cohérence, de taille D . Chaque
domaine subit une déformation élastique E différente d u n domaine à l’autre,
l’ensemble des grains subit une déformation moyenne qui peut être exprimée par
sement des raies de diffraction résulte de la superposition de deux phénomènes :
la taille, D , des domaines et la variation des ci,,, représentée par (E’)’’.
la racine carrée de la déformation quadratique moyenne, soit ( E ’ ) Y ’. L’élargis1/
I1 est important de séparer D et ( E ~ ) qui permettent de remonter à la valeur
moyenne de la densité de dislocation et au calcul de l’énergie élastique emmagasinée dans le matériau.
I1 existe différents modèles permettant cette séparation comme celui de
Warren-Averbach basé sur l’analyse de Fourier des profils de raies.
Problème des constantes d‘élasticité radiocristailographiques
Les constantes d’élasticité radiocristallographiques (CER) sont les constantes
relatives a u réseau cristallin ; en effet, beaucoup de cristaux sont anisotropes et
on constate que les valeurs de E et v varient selon les directions cristallographiques. Les CER sont notées E{hk1b et
afin de les distinguer des constantes
macroscopiques E et v. L’élasticité est anisotrope pour tous les métaux : par
exemple dans le cas d u fer (x on a E{i00t = 132 GPa et E{1 l i i = 260 GPa.
I1 est nécessaire de connaître ces constantes pour mesurer les contraintes
dans d e s matériaux comme les céramiques. O n les détermine s u r d e s échantillons monocristallins qu’on soumet à des contraintes de flexion(’3’.
Contraintes dans les couches minces
Tous les revêtements superficiels, qu’il s’agisse de dépôts électrolytiques épais ou
de couches minces, introduisent des contraintes superficielles qui se répercutent
sur les propriétés de ces couches. L a genèse de ces contraintes est directement
liée à la technique de
Les techniques à basse énergie (quelques eV),
comme l’évaporation, provoquent des contraintes de traction alors que les techniques à haute énergie (énergie supérieure à plusieurs eV), comme l’ablation laser
(PLD), peuvent provoquer des contraintes de compression. Des contraintes élevées peuvent être obtenues avec des matériaux réfractaires comme le tantale(l51,
le tungstène ou le molybdène pour lesquels le module d‘élasticité est grand.
(13) Cifarelli T., Kampfe A., Eigenmann B. et Lohe D., Analyse des constantes d’élasticité
radiocristallographiques et des contraintes résiduelles d’usinage des céramiques AIN par
diffraction des rayons X, J. Phys. NFrance 8 (1998) Pr 5-125.
(14) Badawi K.F., dans la référence (12), pp. 233-248.
(15) Chekour L., Krier J., Halimi R. et Cornet A., Analyse de dépôts PVD de tantale par diffraction X, J . Phys. NFrance 6 (1996) 251-258.
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3.2.4. Techniques avancées
Évaluation des microcontraintes
Dans u n grain de métal écroui, le réarrangement des dislocations conduit à la
formation d’une mosaïque de domaines de cohérence, de taille D . Chaque
domaine subit une déformation élastique E différente d u n domaine à l’autre,
l’ensemble des grains subit une déformation moyenne qui peut être exprimée par
sement des raies de diffraction résulte de la superposition de deux phénomènes :
la taille, D , des domaines et la variation des ci,,, représentée par (E’)’’.
la racine carrée de la déformation quadratique moyenne, soit ( E ’ ) Y ’. L’élargis1/
I1 est important de séparer D et ( E ~ ) qui permettent de remonter à la valeur
moyenne de la densité de dislocation et au calcul de l’énergie élastique emmagasinée dans le matériau.
I1 existe différents modèles permettant cette séparation comme celui de
Warren-Averbach basé sur l’analyse de Fourier des profils de raies.
Problème des constantes d‘élasticité radiocristailographiques
Les constantes d’élasticité radiocristallographiques (CER) sont les constantes
relatives a u réseau cristallin ; en effet, beaucoup de cristaux sont anisotropes et
on constate que les valeurs de E et v varient selon les directions cristallographiques. Les CER sont notées E{hk1b et
afin de les distinguer des constantes
macroscopiques E et v. L’élasticité est anisotrope pour tous les métaux : par
exemple dans le cas d u fer (x on a E{i00t = 132 GPa et E{1 l i i = 260 GPa.
I1 est nécessaire de connaître ces constantes pour mesurer les contraintes
dans d e s matériaux comme les céramiques. O n les détermine s u r d e s échantillons monocristallins qu’on soumet à des contraintes de flexion(’3’.
Contraintes dans les couches minces
Tous les revêtements superficiels, qu’il s’agisse de dépôts électrolytiques épais ou
de couches minces, introduisent des contraintes superficielles qui se répercutent
sur les propriétés de ces couches. L a genèse de ces contraintes est directement
liée à la technique de
Les techniques à basse énergie (quelques eV),
comme l’évaporation, provoquent des contraintes de traction alors que les techniques à haute énergie (énergie supérieure à plusieurs eV), comme l’ablation laser
(PLD), peuvent provoquer des contraintes de compression. Des contraintes élevées peuvent être obtenues avec des matériaux réfractaires comme le tantale(l51,
le tungstène ou le molybdène pour lesquels le module d‘élasticité est grand.
(13) Cifarelli T., Kampfe A., Eigenmann B. et Lohe D., Analyse des constantes d’élasticité
radiocristallographiques et des contraintes résiduelles d’usinage des céramiques AIN par
diffraction des rayons X, J. Phys. NFrance 8 (1998) Pr 5-125.
(14) Badawi K.F., dans la référence (12), pp. 233-248.
(15) Chekour L., Krier J., Halimi R. et Cornet A., Analyse de dépôts PVD de tantale par diffraction X, J . Phys. NFrance 6 (1996) 251-258.