Qu’est-ce qu’une ligne de dislocation ?
Les lignes de dislocation sont des lignes d’atomes mal alignés (défauts) dans les métaux.
Bien que l’on ait longtemps supposé que tous les atomes des métaux étaient disposés de manière régulière, il est devenu évident qu’il existe en fait des arrangements désordonnés d’atomes à certains endroits.
Si un groupe d’atomes sur une surface se déplace dans la même direction, cette surface est appelée surface de glissement, mais il faut beaucoup d’énergie pour qu’un groupe d’atomes se déplace en même temps. En pratique, le métal commence à se déformer avec très peu de force lorsqu’une partie des atomes est déplacée à tour de rôle le long de la surface de glissement. Cette théorie a été proposée par Taylor, Orowan et d’autres en 1934.
Utilisation des lignes de dislocation
La déformation est causée par des forces externes dues au forgeage du métal ou au travail du plastique. Chaque fois qu’une déformation se produit, des lignes de dislocation sont générées et se déplacent à l’intérieur du métal. Afin de renforcer le métal, il est nécessaire de supprimer le mouvement des lignes de dislocation.
Les méthodes de suppression de la migration des lignes de dislocation comprennent l’écrouissage, le renforcement par précipitation, le renforcement par solution solide et l’affinement du grain.
Les lignes de dislocation sont utilisées pour déterminer la densité de dislocation par analyse aux rayons X. La densité de dislocation est la longueur totale de la ligne de dislocation. La mesure de la densité de dislocation permet d’évaluer le degré de renforcement d’un matériau. Plus la densité de dislocation est élevée, plus la résistance du matériau est importante.
Autres informations sur les lignes de dislocation
1. Caractéristiques des lignes de dislocation
Les lignes de dislocation, qui sont des défauts linéaires du réseau, apparaissent lors de la déformation plastique des cristaux et transmettent le mouvement aux atomes voisins, pour finalement atteindre la surface du cristal et afficher un pas d’un atome. La déformation plastique se produit sous forme de lignes de dislocation à l’intérieur du cristal et se déplace par étapes vers les atomes voisins, de sorte que les étapes n’apparaissent pas soudainement à la surface du cristal.
Une force de cisaillement externe, appelée force de Peierls, est nécessaire pour provoquer la migration des dislocations. La force de Peierls peut être déterminée à partir de l’espacement des surfaces de glissement, du vecteur de Burgers, du coefficient de Poisson et du facteur de rigidité.
2. Classification des lignes de dislocation
Le vecteur de Burgers est utilisé pour décrire l’ampleur ou la direction des dislocations. Selon la relation entre la ligne de dislocation et l’orientation du vecteur de Burgers, les dislocations sont classées en dislocations en lame, dislocations hélicoïdales et dislocations mixtes.
Dislocations en lame
Il s’agit d’une image d’une surface atomique avec une lame supplémentaire coupée dans la moitié supérieure ou inférieure de la surface atomique dans un grand nombre de plans atomiques. S’il y a des plans de glissement en haut et en bas et une dislocation en lame dans la moitié supérieure, le réseau est comprimé en haut et étendu en bas, ce qui est appelé une “dislocation positive” et le contraire est appelé une “dislocation négative”.
Dislocation hélicoïdale
Si une ligne est définie dans un métal, une rotation de 360° autour de cette ligne entraîne un déplacement des couches atomiques dans un plan. En fonction de la direction du déplacement, on distingue les dislocations droites et les dislocations gauches. Dans les dislocations en lame, le vecteur de Burgers et la ligne de dislocation sont à angle droit, tandis que les dislocations hélicoïdales sont parallèles.
Dislocation mixte
Une dislocation n’est ni à angle droit ni parallèle et est un mélange de dislocations en lame et de dislocations hélicoïdales.