Dissertations / Theses: 'Déformation microscopique'

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Raynaud, Suzanne. "Fracturation et dissolution sous contrainte des roches : aspects naturels et expérimentaux à l'échelle microscopique." Aix-Marseille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX11072.

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Abstract:

L'objectif de ce memoire est d'apporter de nouvelles donnees, a l'echelle microscopique, sur deux mecanismes majeurs de la deformation crustale souvent associees ; la deformation par dissolution-cristallisation et la deformation par rupture fragile. Dans la premiere partie, les methodes utilisees pour decrire la porosite et la texture d'un materiau, a l'echelle du mm au micrometre sont exposees, en particulier la tomodensitometrie rayons x. La deuxieme partie presente l'etude des caracteristiques petrophysiques de deux calcaires, qui ont ete naturellement soumis au meme champ de contrainte tectonique en compression pendant l'orogenese pyreneenne. Deux processus de deformation par pression-dissolution-cristallisation sont mis en evidence. L'existence de l'un ou l'autre de ces processus est controlee principalement par la porosite de la roche. Les differences entre ces deux processus sont discutees en termes de genese des sites stylolitiques, caracteristiques des transferts de masse, localisation de la cristallisation et deformation globale. Dans la troisieme partie, la rupture experimentale en compression de trois materiaux de comportements mecaniques varies, une roche dure (granite), une roche tendre (craie) et un sol (marne), est etudiee lors de tests triaxiaux effectues a differentes pressions de confinement. La cellule de deformation est transparente aux rayons x et montee dans un tomodensitometre rayons x. La microfissuration anterieure a la rupture, diffuse dans les echantillons, montre des caracteristiques differentes dans le granite et la marne. La microdeformation de ces deux materiaux evolue en fonction de la pression de confinement permettant de distinguer deux modes de rupture fragile. Dans la craie, au cours des essais, l'evolution spatio-temporelle de la porosite fissurale est analysee et la variation de la valeur de ce parametre est quantifiee. Cette approche permet plus particulierement d'analyser les caracteristiques de la porosite acquise lors de la relaxation des contraintes et de comparer avec les evenements survenus lors de la decompression dans un bassin sedimentaire

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Cheval, Florence. "Étude comparative des déformations statique et dynamique du cuivre polycristallin : aspects macroscopique et microscopique." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112394.

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Abstract:

Analyse des évolutions microstructurales en fonction du taux de déformation dynamique. Comparaison avec les évolutions résultant d'une compression statique. La différence de vitesse de déformation induit des différences microstructurales précisées par analyse d'images. Interprétation des résultats par les courbes contrainte-déformation, les énergies emmagasinées mesurées par microcalorimétrie différentielle et les microdéformations. Analyse de la structure des dislocations

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El, Mayas Theet Nathalie. "Modélisation microscopique et macroscopique du comportement d'un composite à matrice métallique." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523623.

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Abstract:

Le but de cette étude est d'établir une loi de comportement macroscopique viscoplastique d'un composite à matrice métallique renforcé par des fibres courtes. La construction du modèle s'appuie sur des résultats expérimentaux et numériques, ainsi qu'une approche analytique sur la localisation. Une étude expérimentale a été nécessaire afin d'observer, en particulier, l'évolution du domaine élastique en fonction de la température, des déformations plastiques et du temps. Des essais en traction-compression et des chargements cycliques pour plusieurs températures et dans les directions d'anisotropie du matériau ont été réalisés. Des calculs numériques par éléments finis en viscoplasticité réalisés sur une cellule élémentaire représentative du composite, ont permis de quantifier les contraintes résiduelles et les déformations plastiques résultant du traitement thermique de fabrication. La réponse macroscopique du composite est ensuite étudiée pour différents chargements. Le modèle théorique est construit sur la base de techniques d'homogénéisation, en particulier, l'homogénéisation des milieux périodiques, qui fait appel à des calculs par éléments finis, et la méthode de l'inclusion équivalente purement analytique. Une relation de localisation généralisée est obtenue à partir des travaux de Dvorak, permettant de relier entre elles les variables mécaniques globales et locales. Moyennant certaines hypothèses simplificatrices, il est possible d'établir une loi de comportement purement macroscopique. Cette loi de comportement thermo-élasto-viscoplastique peut prendre en compte, les effets et l'évolution des contraintes résiduelles de fabrication ainsi que l'anisotropie initiale du matériau et son évolution au cours d'un écoulement viscoplastique.

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Chicois, Jean. "Etude des mécanismes microscopiques de la déformation cyclique." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAL0008.

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Abstract:

[Le comportement microstructure de l'aluminium 5N soumis à une déformation cyclique (fatigue) a été étudié et modélise en termes d'interactions dislocations défauts cristallins. La majorité des études effectuées à ce jour ont porté sur le cuivre et comportent trois aspects: évolution des paramètres mécaniques, étude de la microstructure au MET sur états fatigués et modélisation. Nous proposons une nouvelle approche qui repose plus particulièrement sur l’étude du comportement dynamique des dislocations au cours de la fatigue elle mème. L'aluminium a été choisi car il se prête particulièrement bien à cette approche. Une machine de fatigue originale, à cinématique purement élastique, permettant un contrôle rigoureux des conditions de sollicitation a été construite. Elle couvre la gamme de déformation (10(exp-6) -10(exp-2)) nécessaire à l’étude des interactions dislocations défauts cristallins, entre -200"C et +200"C. De plus une chaîne de mesure d'atténuation ultrasonore lui est associée afin d'obtenir des données sur la mobilité des dislocations. L’informatisation de l'ensemble permet une exploitation optimum des mesures tant mécaniques qu'ultrasonores. Les résultats expérimentaux ont porté sur l'aluminium sous deux états recuit et pré-fatigué à saturation. Ils mettent en évidence deux domaines aux faibles amplitudes de déformations < (3x10(exp-5)), l’interaction dislocations atomes en solutions solides contrôle la déformation aux amplitudes plus élevées l’interaction dislocations-dislocations devient devient prépondérante. Cette interaction présente une forte caractéristique athermique et sous certaine conditions de chargement un comportement dissymétrique. Une modélisation reposant sur les concepts de matériaux composites (phase dure → les parois des cellules et phase molle → l’intérieur des cellules) et faisant intervenir la notion de contrainte de compatibilité est proposé pour rendre compte de l’évolution de la contrainte et du comportement dynamique des dislocations. La corrélation des résultats expérimentaux (mécaniques, ultrasonores et émission acoustique) avec ceux du modèle confirme la validité des hypothèses proposées. Cette approche s'inscrit dans une étude plus vaste sur l'endommagement et a permis d'enrichir nos connaissances sur les mécanismes microsrtucturaux de la déformation cyclique. ]

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Alvo, Sébastien. "Etude, modélisation et mesure des forces d'adhésion à l'échelle microscopique." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066563.

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Abstract:

La manipulation d’objets de tailles microscopiques, dont le comportement est régi par des effets de surfaces, nécessite des modèles d’interaction fiables entre les micro-objets et les organes terminaux des robots. De nombreux paramètres entrent en considération dans la modélisation des forces d’adhésion. Il apparaît donc nécessaire de déterminer l’influence de chacun afin de maîtriser en particulier la force à exercer pour séparer deux objets en contact dite force de pull-off. De plus, à l’échelle microscopique, la mesure des efforts d’interaction au cours de la manipulation est complexe et n’est possible que dans certains cas particuliers. L’approche générale proposée dans ce manuscrit repose sur trois étapes. Après une présentation du contexte de ces travaux, la première étape consiste à identifier les modèles et les moyens de mesure de la littérature (chapitre 1). Deux approches sont alors mises en avant pour modéliser les forces de pull-off. Les forces et les faiblesses des modèles sont étudiées plus en détail au chapitre 2 afin de développer, au cours de la seconde étape, un nouveau modèle de force d’adhésion (chapitre 3). Ce dernier met en avant le couplage entre les déformations et les forces d’adhésion et révèle des différences majeures entre les échelles microscopique et nanoscopique. Enfin, l’objectif de la troisième étape est de corréler ce modèle avec des observations expérimentales. L’analyse des résultats expérimentaux effectuée au chapitre 4 montre la difficulté de modéliser des interactions entre des micro-objets réels et met en avant un effet d’échelle s’appliquant aux forces électrostatiques
The behavior of microsized objects is governed by surface effects. Reliable interaction models between micro-objects and robots end-effectors are required for micromanipulation. Numerous parameters are involved in adhesion forces modeling. The influence of each of these parameters must be determined in order to control forces and especially the one which is required to split to contacting objects: the pull-off force. Moreover, at the microscale, measurements of interaction forces during a manipulation task are complex and are only available in few cases. The general approach of this work can be divided into three main steps. After a presentation of the micromanipulation context, models and measurement tools of the literature are depicted in the first step (chapter 1). Two modeling approaches are highlighted; where strengths and weaknesses of models are focused in chapter 2 in order to develop a new adhesion forces model during the second step (chapter 3). This model highlights coupling between local deformations and adhesion forces and exposes major differences between microscale and nanoscale. Finally, the objective of the third step is the correlation of the proposed model with experiments. The analysis of experimental results is presented in the chapter 4. The results show the difficulties encountered for modeling interactions between real micro-objects and highlights a scale effect on electrostatic forces

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Azzaz, Mohamed Shaker. "Étude par microscopie électronique des fautes d'empilement et des macles dans le phosphure d'indium déformé." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL116N.

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Abstract:

Des monocristaux d'InP non dopé et dopé soufre (InP. S) ont été déformés en compression uni axiale, à vitesse imposée, à des températures variant de 0,35 Tf à 0,58 Tf et observée ensuite en microscopie électronique par transmission. Le résultat le plus original est l'observation de fautes d'empilement extrinsèques, fréquentes et étendues, et apparemment simples, pour les deux types de matériau. Dans InP. S uniquement, la déformation a crée des macles de différentes tailles dont l'épaisseur peut atteindre environ 5 microns. Ces macles apparaissent pour des faibles déformations, dès la limite d'élasticité. Ils leurs sont associés des accidents sur les courbes contrainte-déformation. Nous n'avons pas trouvé l'explication satisfaisante pour tous les cas de figures observés. Néanmoins les configurations des micro macles suggèrent l'existence d'un mécanisme de pôles suivant la description de PIROUZ plutôt que celle de VENABLES. En effet nous n'avons pas observé de partielles de Frank et les macles sont situées dans le plan de glissement sollicité

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Béché, Armand. "Mesure de déformation à l'échelle nanométrique par microscopie électronique en transmission." Phd thesis, Grenoble INPG, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00489867.

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Abstract:

Ce travail de thèse est basé sur l'étude des déformations dans les matériaux à l'échelle nanométrique. En effet, depuis une dizaine voire une quinzaine d'années, le développement de nouveaux matériaux structuraux ou destinés à l'industrie de la microélectronique nécessite la maîtrise des phénomènes de déformation à une telle échelle. La demande de caractérisation se trouve donc en forte croissance, avec des contraintes de plus en plus forte en termes de résolution spatiale et de sensibilité en déformation. La mise au point et/ou l'amélioration de techniques répondant à ces critères est donc nécessaire. Le microscope électronique en transmission étant l'un des seuls instruments capables de mesurer quantitativement des déformations à l'échelle nanométrique, quatre différentes techniques liées à cet appareil ont été étudiées : la technique des moirés, la diffraction en faisceau convergent, la nanodiffraction et l'holographie en champ sombre. La disponibilité du microscope de dernière génération FEI Titan a permis d'obtenir des résultats marquants pour chacune de ces techniques. Les quatre techniques étudiées font l'objet d'une étude poussée sur leur résolution, leur sensibilité en déformation, leurs limites d'utilisation, leur mode d'acquisition et les contraintes qu'elles imposent dans la préparation d'échantillons. Ainsi, la technique des moirés possède une résolution de l'ordre de la vingtaine de nanomètre avec une sensibilité de 4.10^-4 mais nécessite des échantillons particuliers. La diffraction en faisceau convergent est la technique possédant la meilleure résolution spatiale (1 à 2 nm) combinée à une excellente sensibilité en déformation (2.10^-4). Cependant, l'inhomogénéité du champ de déplacement dans l'épaisseur de l'échantillon, phénomène très présent dans les lames minces, rend cette méthode difficile à utiliser de façon courante. La nanodiffraction est probablement la technique la plus facile à mettre en place et s'applique à la plus grande partie des matériaux ou objets. Elle possède une résolution intéressante (jusqu'à 3 nm) mais une sensibilité en déformation limitée à 6.10^-4 dans le meilleur des cas. Pour finir, l'holographie en champ sombre, technique très récente, offre une bonne résolution (autour de 4 ou 5 nm) avec une excellente sensibilité en déformation (2.10^-4). Ces quatre techniques sont comparées entre elles sur des échantillons le permettant.

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Coupeau, Christophe. "Etude in situ de la déformation plastique par microscopie à force atomique." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2255.

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Abstract:

L'objectif general de ce travail est d'analyser la structure fine des lignes de glissement et d'etudier la cinetique de leur formation. Il s'insere plus largement dans le cadre d'une meilleure comprehension des mecanismes de deformation plastique qui ont eu lieu dans le volume, a partir des effets engendres en surface. Un dispositif experimental, constitue d'une micromachine de compression couplee a un microscope a force atomique, a ete concu et mis au point. Il permet une visualisation in situ de l'evolution de la topographie de la surface d'une eprouvette en cours de deformation a une echelle inferieure au nanometre, et il est tout a fait adapte a l'observation de l'emergence des dislocations. Les premieres etudes ont montre la grande homogeneite de deformation de monocristaux de fluorure de lithium. Les lignes de glissement de faibles hauteurs, correspondant au passage d'un tres petit nombre de dislocations, sont reparties de facon aleatoire. L'analyse statistique des marches suivant leur taille et leur repartition et la determination experimentale de differents parametres (nombre moyen de dislocations par ligne de glissement n#d##l, coefficient de cisaillement , coefficient de durcissement local ) confirment le blocage rapide des sources de frank-read dans le volume et l'activation ulterieure de sources secondaires qui contribuent a l'essaimage des lignes de glissement observees en surface. Les mesures conjointes de la deformation et de la densite de marches en surface permettent de determiner la densite de dislocations stockees dans le materiau. Il existe ainsi, des les premiers stades de deformation plastique, un pourcentage important de dislocations qui n'ont pas encore emerge en surface et qui contribuent a la deformation macroscopique du cristal. Une etude similaire a ete realisee sur la phase monocristalline d'un superalliage base ni et donne lieu a des resultats tout a fait differents

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Guétaz, Laure. "Étude par microscopie électronique haute résolution de la déformation d'un superalliage Ni-Co." Grenoble INPG, 1993. http://www.theses.fr/1993INPG0142.

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Abstract:

Le superalliage a base de ni et de co est un alliage biphase: il contient apres un traitement thermique de vieillissement, une phase secondaire de structure hexagonale ordonnee do#1#9 qui precipite sous forme de plaquettes au sein d'une matrice cubique a faces centrees. Cet alliage est deforme en traction a la temperature ambiante puis observe par microscopie electronique haute resolution. Les observations montrent qu'au cours de la deformation, les dislocations mobiles dans la matrice cisaillent le precipite. Les systemes de glissement dans chacune des phases de l'alliage etant differents, des problemes de compatibilite de deformation entre les deux phases apparaissent. Les observations a l'echelle atomique ont mis en evidence les differents micromecanismes induits par ces problemes de comptabilite. Chaque fois qu'une dislocation franchit l'interface matrice/precipite, elle laisse une dislocation residuelle. Au cours du cisaillement, une marche est creee de chaque cote du precipite: l'une apparait du cote de l'entree des dislocations dans le precipite, l'autre du cote de la sortie. L'analyse de la structure de chacune de ces marches a montre que, du aux interactions entre les differentes dislocations participant au cisaillement, les residus s'accummulent le long de la marche entree tandis qu'ils quittent la marche sortie. Un calcul utilisant la theorie elastique montre que l'accumulation de residus d'un seul cote du precipite engendre au voisinage du cisaillement, des contraintes internes tres elevees. Ces contraintes peuvent alors, dans certains cas, etre relaxees plastiquement et induire une rotation d'une partie du precipite. Les images de haute resolution ont permis de caracteriser avec precision ces rotations

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Alvo, Sébastien. "Étude, modélisation et mesure des forces d'adhésion à l'échelle microscopique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00772533.

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Abstract:

La manipulation d'objets de tailles microscopiques, dont le comportement est régi par des effets de surfaces, nécessite des modèles d'interaction fiables entre les micro-objets et les organes terminaux des robots. De nombreux paramètres entrent en considération dans la modélisation des forces d'adhésion. Il apparaît donc nécessaire de déterminer l'influence de chacun afin de maîtriser en particulier la force à exercer pour séparer deux objets en contact dite force de pull-off. De plus, à l'échelle microscopique, la mesure des efforts d'interaction au cours de la manipulation est complexe et n'est possible que dans certains cas particuliers. L'approche générale proposée dans ce manuscrit repose sur trois étapes. Après une présentation du contexte de ces travaux, la première étape consiste à identifier les modèles et les moyens de mesure de la littérature (chapitre 1). Deux approches sont alors mises en avant pour modéliser les forces de pull-off. Les forces et les faiblesses des modèles sont étudiées plus en détail au chapitre 2 afin de développer, au cours de la seconde étape, un nouveau modèle de force d'adhésion (chapitre 3). Ce dernier met en avant le couplage entre les déformations et les forces d'adhésion et révèle des différences majeures entre les échelles microscopique et nanoscopique. Enfin, l'objectif de la troisième étape est de corréler ce modèle avec des observations expérimentales. L'analyse des résultats expérimentaux effectuée au chapitre 4 montre la difficulté de modéliser des interactions entre des micro-objets réels et met en avant un effet d'échelle s'appliquant aux forces électrostatiques.

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Omri, M'Barek. "Étude des mécanismes de déformation plastique dans le composé III-V GaSb monocristallin." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10313.

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Abstract:

Déformation à vitesse imposée entre 0,5 Tf et 0,8 Tf (Tf = 985 k) à trois vitesses : 2,5 x 10(-5), 10(-4) et 2,5 x 10(-4) s(-1) ; obtention de courbes cission-glissement reproductibles avec une prédéformation de 1% à 823 k ; variations de la limite d'élasticité en fonction de la température et de la vitesse de déformation. Mesure des volumes d'activation dont la valeur est proche de l'énergie d'activation du glissement des dislocations. Analyse par microscopie électronique des sous-structures de dislocations au début de l'écoulement plastique; types (coin, vis) et arrangements (boucle, dipole, multipole) dominants en fonction des conditions, rôle prépondérant des dislocations en vis à basse température

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Voegele, Violaine. "Etude en microscopie électronique en transmission de la plasticité des grenats silicates." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-133.pdf.

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Abstract:

Nous avons etudie par microscopie electronique en transmission les dislocations et la plasticite dans les grenats silicates dans le but de mieux comprendre le role de ces materiaux dans la rheologie du manteau terrestre. Des experiences de deformation (6,5 gpa, t = 700 1400c) ont ete realisees (au chipr a stony brook) en presse multi-enclumes sur des echantillons de grenat et nous avons caracterise les microstructures de deformation. Parallelement, nous avons etudie des grenats deformes dans la nature. Nous avons observe les memes microstructures dans les grenats deformes experimentalement et naturellement. Les mecanismes actives dans les experiences reproduisent de facon satisfaisante le comportement des grenats dans la nature. Deux regimes de deformation sont mis en evidence. Le regime de basse temperature est caracterise par de la microplasticite localisee au voisinage des fissures. Dans le regime de haute temperature, le grenat est deformable plastiquement, les dislocations sont mobiles et se reorganisent en sous-joints. Les memes systemes de glissement operent a basse et haute temperature. 1/2<111>101 est le plus courant mais 1/2<111>112, 1/2<111>123, <100>001 et <100>011 sont aussi actives. Nous nous sommes egalement interesse a la variete de grenat enrichie en silicium (majorite) presente dans la zone de transition du manteau. La microstructure de fragments de majorite trouves dans la veine de choc d'une meteorite fortement choquee (acfer 90072) a ete comparee a celle observee dans des echantillons synthetises au bayrisches geoinstitut en presse multi-enclumes (19 gpa, 2000c). Dans les deux cas, nous observons des dislocations organisees en sous-joints formant des cellules qui proviennent probablement de la croissance. En grande majorite, les vecteurs de burgers trouves sont du type 1/2<111> mais quelques dislocations <100> sont egalement presentes.

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Thurel, Elina. "Etude par microscopie électronique en transmission des mécanismes de déformation de la wadsleyite et de la ringwoodite." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-111-112.pdf.

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Abstract:

La zone de transition du manteau terrestre correspond à la transformation de l'olivine en ses polymorphes de haute pression, wadsleyite et ringwoodite. La plasticité de ces minéraux joue un rôle clé dans la convection globale du manteau terrestre, cependant, à ce jour, leurs mécanismes de déformation sont mal connus. L'objectif de ce travail est donc d'étudier les microstructures de déformation de la wadsleyite et de la ringwoodite par microscopie électronique en transmission. Les échantillons de wadsleyite et de ringwoodite sont synthétisés puis déformés dans une presse multi-enclumes. La déformation peut se faire par compression ou par cisaillement. Les échantillons obtenus sont ensuite observés par microscopie électronique en transmission. Tous les échantillons observés sont déformés plastiquement, témoignant que la déformation en presse multi-enclumes de la wadsleyite et de la ringwoodite est possible aux pressions et températures qui règnent dans la zone de transition du manteau. Dans le cas de la wadsleyite, cinq systèmes de glissement sont facilement activables: ư<111>{101}, [100]{021}, [100](010), [100]{011} et [100](001). Trois autres systèmes sont également activables, mais à basse température et fortes contraintes: [010](001), [010]{101} et <101>(010). Nous avons caractérisé deux systèmes de glissement dans la ringwoodite: ư<110>{111} et ư<110>{110}. Les résultats obtenus laissent supposer que d'autres structures spinelles comme MgAl2O4 forment de bons analogues de la ringwoodite. Enfin, une nouvelle méthode pour évaluer les contraintes différentielles appliquées durant la déformation en presse multi-enclumes est proposée. Cette méthode, basée sur la mesure du rayon de courbure des dislocations, conduit à des valeurs des contraintes de l'ordre de 400 MPa à 1000ʿC dans la wadsleyite comme dans la ringwoodite.

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Castany, Philippe. "Etude des micromécanismes de déformation d'un alliage Ti-6Al-4V par déformation MET in situ : influence d'un traitement de surface." Toulouse, INSA, 2007. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000200/.

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Abstract:

Combinant une faible densité à d'excellentes propriétés mécaniques, le Ti-6Al-4V est l'alliage de titane le plus utilisé en aéronautique. Malgré cela, les mécanismes élémentaires de déformation du Ti-6Al-4V, responsables de ses propriétés mécaniques, ne sont pas encore totalement connus. L'objectif principal de ce travail est donc d'apporter une meilleure compréhension de ces micromécanismes. Cet alliage présentant d'assez mauvaises propriétés de surface, notamment au niveau de l'usure mécanique, nous nous sommes aussi intéressés aux modifications apportées par un traitement de surface protecteur (nitruration). Pour mener cette étude à bien, nous avons réalisé un grand nombre d'essais de traction in situ dans un microscope électronique en transmission (MET). Nous avons ainsi déterminé que la résistance de cet alliage est essentiellement due à la structure de cœur des dislocations vis de vecteur de Burgers de type a et que l'ordre à courte distance (OCD) a une influence notable dans la déformation des nodules. Le rôle des différents types d'interface dans la déformation a aussi été clairement défini. Concernant l'alliage traité en surface, les observations post mortem d'échantillons pré-déformés montrent que la couche nano-cristallisée en surface est une barrière à la propagation des dislocations et que, dans la couche de diffusion, l'OCD évolue vers la formation de nano-précipités ordonnés à longue distance conduisant à un mouvement plus collectif des dislocations. Enfin, nous avons réalisé pour la première fois un essai de traction MET in situ sur un échantillon préparé en section transverse grâce à la mise au point d'une méthode originale utilisant un FIB
Ti-6Al-4V is the most used titanium alloy in aeronautics because of its low density combined with excellent mechanical properties. However, the elementary mechanisms of deformation responsible for mechanical properties of Ti-6Al-4V alloys are not yet well understood. To provide a better knowledge of these micromechanisms is the main purpose of this work. As this alloy has relatively bad surface properties, particularly regarding mechanical wear, we are also interested in modifications induced by a protective surface treatment (nitridation). Numerous in situ transmission electron microscope (TEM) tensile experiments have been performed during this study. They have allowed us to determine that the strength is mainly due to the core structure of screw dislocations with a-type Burgers vectors and that short range order (SRO) has a non negligible effect in the deformation of nodules. The role of the different interfaces has been also clearly enlightened. Concerning the surface treated alloy, post mortem observations of pre-deformed samples show that the nano-crytallised layer at the surface is a barrier for the propagation of dislocations. In the diffusion layer SRO evolves to the formation of long range ordered nano-precipitates leading to a more localised deformation. Finally, an in situ TEM tensile experiment has been performed for the first time on a cross-section sample prepared with an original way using a FIB

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Fabbri, Filippo. "Déformation photoinduite dans les films minces contenant des dérivés d'azobenzène : effets de polarisation, de proximité et de contact." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/52/73/88/PDF/Thesis.pdf.

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Abstract:

Dans ce travail, nous utilisons des techniques à sonde locale pour étudier les phénomènes photomécaniques induits à l'échelle microscopique dans les films minces contenant des molécules d'azobenzène. Nous montrons que différents mécanismes microscopiques sont à l'origine de la déformation photo-induite. Ces mécanismes sont identifiés par leurs dépendance fondamentale à la distribution spatiale de la polarisation et de l'intensité de la lumière. Ceci permet d'interpréter de façon cohérente les phénomènes de photo-déformation observés jusqu'à présent en champ lointain et en champ proche. De plus, nous étudions les effets de photo-déformation en champ proche et nous mettons en évidence le rôle des interactions entre la sonde locale et la surface du film photo- chromique. Finalement, nous présentons des résultats préliminaires sur les effets photomécaniques obtenus sur des structures hybrides métal/azo-polymère. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour des applications futures dans le domaine de la nano-fabrication et de la nano-actuation de films minces et de surfaces
In this work we use direct local-probe techniques to study the photomechanical phenomena induced at micro- nanoscale in photochromic thin films containing azobenzene molecules. We show the existence of different mechanisms at the origin of the photo-induced deformation and their crucial dependence on the spatial distribu- tion of the light field polarization and intensity, which allows to coherently interpret far-field and near-field photo- deformation phenomena so far observed. Moreover, we investigate the near-field deformation effects due to the interaction between the local probe and the sample surface. Finally, we present preliminary studies of the photo- mechanical effects in layered hybrid metal/azo-polymer structures which open perspectives in view of applica- tions in the fields of nano-fabrication and nano-actuation of thin films and surfaces

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Détrez, Fabrice. "Nanomécanismes de déformation des polymères semi-cristallins : étude in situ par microscopie à force atomique et modélisation." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10070/document.

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Abstract:

Les mécanismes de déformation de trois polymères semi-cristallins à morphologie sphérolitiques ont été étudiés par microscopie à force atomique in situ à l'aide d'une machine de traction. Le polyamide 6, le polybutène et le polycaprolactone utilisés lors de cette étude se déforment tous par fragmentation lamellaire. Des micro-craquelures ont également été observées dans le polybutène. Ces deux mécanismes s'amorcent dès la fin du domaine élastique. Ils sont tous deux à l'origine d'une déformation permanente et d'une dégradation des propriétés mécaniques. Ces constations expérimentales ont conduit à l'hypothèse d'un couplage entre plasticité et endommagement. Après avoir identifié la contribution visqueuse pour chaque matériau, l'endommagement et la déformation plastique ont été mesurés par des essais de traction charge/décharge. Il s'est avéré que dans les trois matériaux de l'étude, l'évolution du dommage en fonction de la déformation plastique suit une unique loi malgré les nombreuses différences structurales (épaisseur des lamelles, diamètres des sphérolites, température de transition vitreuse ... ). Une loi de comportement a été établie d'une part sur le concept qu'un polymère semi-cristallin est constitué d'un réseau macromoléculaire bridé par la structure cristalline et d'autre part de la constatation que la destruction de la structure cristalline induit un endommagement régi par la loi précédemment identifiée. Cette loi a été implémentée dans un code de calcul éléments finis. Elle permet de reproduire très convenablement les essais de traction monotones et cycliques de l'étude et de prédire le comportement en relaxation des polymères semi-cristallins
The aim of this work is to study the nano-scale deformation mechanisms within the spherulitic structure of semi-crystalline polymers. The deformation mechanisms are imaged by atomic force microscopy. The originality of this work is the use of a home-made tensile drawing stage under the AFM head in order to perform in situ tensile tests. The observations performed on several semi-crystalline polymers (polyamide 6, polybutene, polycaprolactone) revealed fragmentation of crystalline lamellae and micro-crazing. These mechanisms appear from the end of elastic stage, and induce permanent deformation and degradation of mechanical properties. These experimental observations enable assuming that there is a coupling between plasticity and damage. The viscous contribution is first identified, then subtracted from the data of cyclic tensile tests in order to assess the damage and the plastic deformation. The damage evolution follows the same law for the various materials in spite of their large structural differences (lamellar thickness, spherulite diameter, glass transition temperature ... ). The mechanical behavior modeling based on the concept that the semi-crystalline polymers consist of a macromolecular network flanged by the crystalline structure. The behavior law has been developed with this concept including the damage law previously identified. This law has been implemented in a finite element program. Good fits of the experimental monotonic and cyclic tensile tests have been obtained together with fairly good predictions of the relaxation behavior of three studied materials

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Farenc, Sylvie. "Etude des mécanismes de déformation du titane et de l'alliage TiA1." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30052.

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Abstract:

Le titane est un metal de structure hexagonale. Deux nuances de titane avec des teneurs differentes en impuretes ont ete etudiees par deformation in situ. Dans tout le domaine de deformation, quelque soit la teneur en interstitiels, le mouvement des dislocations dans les plans prismatiques est controle par des forces de friction dues a la dissociation du cur hors du plan de glissement. Dans le titane basse purete, le pic d'aire d'activation est interprete a l'aide d'une forte decroissance de la longueur de vol avec la temperature. L'effet durcissant des interstitiels correspond a une augmentation de l'energie de recombinaison des dislocations. Tial est un alliage intermetallique de structure l10 qui presente une anomalie de limite d'elasticite pour chaque orientation du triangle standard unite. Suivant l'orientation de l'axe de sollicitation, les experiences de deformation in situ mettent en evidence le mouvement de superdislocations, dislocations simples et/ou maclage. Les dislocations simples ont un mouvement saccade en accord avec un mecanisme de blocage/deblocage. Les superdislocations ont un mouvement brutal difficilement observable. L'analyse en faisceau faible de ce type de dislocation met en evidence une dissociation entre deux superpartielles de shockley bordant une paroi d'antiphase. Le maclage est du a un deplacement collectif des dislocations partielles de shockley identiques a/6<112). La propagation des macles dans des zones libres d'obstacle a ete etudiee. Lorsque plusieurs systemes de deformation sont actives, des mecanismes d'interaction macle/macle et glissement/macle ont ete analyses; ils jouent un role preponderant dans la plasticite de ce materiau

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Escale, Nicolas. "Étude par microscopie électronique en transmission des microstructures et des micromécanismes de déformation d'alliages de titane béta-métastables." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/2509/.

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Abstract:

L'allègement des structures qui est une des taches prioritaires dans le développement de nouveaux avions peut être obtenu par l'introduction de matériaux ayant de très hautes performances mécaniques spécifiques. Les alliages de titane, par leurs hautes propriétés mécaniques, leur faible densité, leur haute tolérance au dommage et leur résistance à la corrosion sont particulièrement intéressant pour atteindre cet objectif. Ce travail a pour but de caractériser et de comprendre les micro-mécanismes fondamentaux de déformation dans deux alliages de titane de nouvelle génération, dits -métastables, que sont le Ti 5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr) et le Ti 17 (Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr). Ces deux alliages apparaissent comme de très bons candidats pour remplacer l'alliage de référence dans l'aéronautique qu'est le TA6V (Ti-6Al-4V). Pour mener à bien cette étude nous avons dans un premier temps caractérisé par Microscopie Electronique en Transmission la microstructure très complexe de ces deux alliages : celle-ci est constituée de différentes phases hexagonales compactes ayant précipité dans une matrice cubique centrée. Une étude par déformation MET in situ couplée à des observations conventionnelles et en haute résolution ont permis d'identifier et quantifier les micro-mécanismes de déformation jouant un rôle dans la plasticité de ces matériaux. Nous avons ainsi déterminé que la résistance de ces alliages est due à différentes contributions telles qu'un durcissement structural, la présence d'un ordre local ou encore la structure de cœur des dislocations vis
The lightening of structure is one of the most important issue in the aircraft industry. The weight saving for future planes could be obtained by the use of materials with very high specific mechanical performances. Titanium alloys have high mechanical properties, a relatively low density, an high damage tolerance and corrosion resistance are particularly interesting to reach this purpose. The aim of this present work is to characterize and understand the fundamental micro-mechanisms of deformation in two titanium alloys: Ti 5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr) and Ti 17 (Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr). These two alloys seem to be good candidates to substitute the Ti64 alloy, which is the aeronautical industry reference. To carry out this study we have characterized by Transmission Electron Microscopy the microstructure, which consists in hexagonal phases embedded in a cubic centered matrix. In situ straining TEM experiments combined with conventional and High Resolution observations allow us to identified and quantified the micro-mechanisms of deformation that influence the plasticity in these materials. So we have determined that the strength is due to several contributions like: a structural hardening, the presence of a local order or the core structure of screw dislocations

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Milhet, Xavier. "Plasticité et dislocations du nitrure de silicium de structure bêta ; étude par microscopie électronique en transmission." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2256.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'etude de la plasticite intragranulaire a basse temperature du nitrure de silicium de phase. L'analyse des configurations de dislocations par microscopie electronique en transmission dans le materiau brut d'elaboration a permis de mettre en evidence les systemes de glissement 0001$$1010 et 1/3<1$$210>(0001). Des dislocations de vecteur de burgers 1/3<11$$23> ont aussi ete observees. Leur presence est interpretee par un effet d'anisotropie elastique du materiau. La dissociation des dislocations de vecteur de burgers 1/3<1$$210> a ete observee dans les plans de base et prismatique de 2#n#d#e espece. L'energie de faute d'empilement est calculee dans ces plans. La possibilite de transformation de phase par cisaillement cooperatif de la structure par des dislocations partielles est discutee. Les essais de deformation dans la gamme de temperature 20850c ont ete effectues par indentation a chaud et par compression a vitesse imposee sous pression de confinement. On trouve que la mobilite des dislocations est faible. Les sous-structures de deformation sont constituees uniquement de dislocations de vecteur de burgers 0001 de caractere vis. Des evenements de glissement devie entre les plans prismatiques de 1#e#r#e espece ont ete observes des la temperature ambiante. Ils se generalisent a plus haute temperature et les plans prismatiques de 2#n#d#e espece deviennent les plans de deviation. Le blocage des dislocations suivant la direction vis met en evidence l'existence d'un fort potentiel de peierls dans cette direction. Ceci est interprete par une configuration sessile du coeur de dislocation.

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Petitgrand, Sylvain. "Méthodes de microscopie interférométrique 3D statiques et dynamiques pour la caractérisation de la technologie et du comportement des microsystèmes." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112235.

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Abstract:

Les microsystèmes électromécaniques (MEMS) reposent sur la génération ou/et la détection de déformations, de mouvement ou de vibrations de microstructures minces ayant des dimensions latérales dans la gamme du micron au millimètre. La caractérisation ex-situ de la technologie et du comportement (thermo)mécanique de ces MEMS nécessite des méthodes de mesure sans contact ayant une résolution latérale (sub)micronique et une résolution verticale (sub)nanométrique. Dans ce travail, nous avons développé, dans le cadre d'une collaboration avec la société Fogale nanotech, différentes méthodes de profilométrie et de vibrométrie interférométrique en lumière monochrome et blanche, continue ou stroboscopique, fondées sur la microscopie interférométrique. Ces méthodes permettent la mesure plein champ et 3D de la topographie de surface et des modes de vibrations hors plan et dans le plan de microstructures ainsi que la mesure de leur réponse transitoire, de leur cartographie de réflectivité spectrale et de la cartographie d'indice et d'épaisseur de films ou dispositifs transparents. Les performances et limitations de ces méthodes sont analysées et illustrées sur différentes surfaces micro-usinées, dispositifs micromécaniques et MEMS issus de laboratoires publics et industriels, français et étrangers
The microelectromechanical systems (MEMS) rely on the generation and/or detection of deformations, motions and vibrations of thin microstructures having lateral dimensions in the micrometer to millimeter range. Ex situ characterization of the technology and (thermo)mechanical behaviour of these MEMS needs non contact measurement methods having a (sub)micron lateral resolution and a (sub)nanometer vertical resolution. In this work we developped, within the frame of a collaboration with Fogale nanotech company, different interferometric profilometry and vibrometry techniques with continuous or stroboscopic, monochromatic and white light, illumination, based on interference microscopy. These methods allow full field and 3D measurements of the surface topography and of out-of-plane and in-plane vibration modes of microstructures as well as their transient response, their spectral reflectivity map and a mapping of thickness and refractive index of transparent films and devices. The performances and limitations of these methods are analyzed and illustrated on different micromachined surfaces, micromechanical devices and MEMS arising from public and industrial, french and foreign laboratories

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Gentzbittel, Jean-Marie. "Mécanismes microscopiques de la déformation cyclique des alliages binaires aluminium-lithium. Mise en évidence d'un phénomène d’instabilités mécaniques, relation avec la microstructure." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAL0036.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude des mécanismes microscopiques de la déformation cyclique des alliages Al-Li binaires. La première partie de cette étude est consacrée à un alliage Al-Li en solution solide. Elle montre que le comportement cyclique de ces alliages est quantitativement similaire à celui de l'aluminium pur, tant dans le domaine de durcissement cyclique pour lequel un modèle a été développé, que pour le domaine de stabilisation. La deuxième partie concerne les alliages à fort taux de lithium présentant une précipita -tian de phase (Al3-Li). Nous avons mis en évidence,pour la première fois dans ces alliages, un phénomène d'instabilité de contrainte qui n'apparaît que dans les alliages à l'état biphasé. Nous décrivons ces instabilités et définissons leur domaine d'existence en déformation plastique en fréquence et en température d !essai. En outre, nous étudions un phénomène de durcissement par vieillissement après arrêt de la fatigue, phénomène qui est associé à l'existence des instabilités. Après avoir identifié les mécanismes responsables de ce durcissement, nous proposons une explication du phénomène d'instabilités, en accord avec la cinétique de précipitation des dans les. Alliages Al-Li.

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Androussi, Yidir. "Mécanismes de déformation plastique de l'Arséniure de Gallium sous très forte contrainte et à température ambiante." Lille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LIL1A001.

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Abstract:

Des essais de déformation plastique par micro-indentation ou par compression uniaxiale sous pression de confinement sont effectués sur des cristaux de GaAs non dopés, dopés (In) et codopés (Zn, In). Deux mécanismes de déformation plastique sont mis en évidence par microscopie électronique à transmission, à savoir : le glissement parfait de dislocation et le maclage.

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Michel, Jonathan. "Caractérisation par UHV AFM/STM des nanostructures de déformation de l'intermétallique Ni3Al." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2321/document.

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Abstract:

Le composé intermétallique ordonné Ni3Al, de structure L12, présente une augmentation de contrainte d'écoulement avec la température, jusqu'à une température dite de "pic" au-delà de laquelle celle-ci décroit. Ce comportement, usuellement appelé anomalie de contrainte d'écoulement, est mis à profit dans les superalliages base nickel pour les applications hautes températures. Il a été étudiée de façon extensive ces trente dernières années et a donné lieu à de nombreuses modélisations. La plupart des modèles proposés considère qu'un processus thermiquement activé de glissement dévié des dislocations, à partir de leur plan de glissement primaire {111} sur le plan cubique de déviation {010}, joue un rôle clé dans la compréhension de l'anomalie. La distance de glissement dévié peut cependant fortement différer. Les traces de glissement laissées par l'émergence des dislocations mobiles à la surface d'échantillons déformés plastiquement permettent de visualiser les événements de déviations et de caractériser les mécanismes élémentaires de déformation plastique. Nous avons mesuré des paramètres essentiels pour modéliser la plasticité globale de l'intermétallique Ni3Al, comme : le nombre, la hauteur, la longueur des traces de glissement correspondant aux plans {111} et {010}. Ces paramètres qui caractérisent à la fois l'activité des sources et le libre parcours moyen des dislocations, suggèrent que l'anomalie s'accompagne d'un fort taux d'épuisement de la densité de dislocations mobiles. De nombreuses longues déviations dans les plans {010} ainsi que des doubles glissement dévié entre plans {111} adjacents, ont été mis en évidence. Ceci suggère deux processus de glissement dévié
Ni3Al intermetallic compounds, that correspond to the strengthening phase of nickel-based superalloys, are well known to exhibit within a given range of temperature, an anomalous behaviour of flow strength. This positive temperature dependence of flow strength, called yield stress anomaly (YSA), has been the subject of extensive experimental studies concerning mechanical properties and dislocation microstructures, which have yielded several plausible models. Most of these models considers that a thermally activated cross-slip process, from the primary {111} onto the cube cross-slip {010} planes, plays a key role in the understanding of the YSA. However, the height of the cross-slipped segment in the {010} plane can be drastically different. The slip traces resulting from the emergence of moving dislocations at the surface in plastically deformed samples, allow us to visualize cross-slip events and to characterize the elementary mechanisms controlling plastic deformation. The number, height and length of slip traces corresponding to {111} and {010} planes, that are key parameters for modelling the plastic behaviour of Ni3Al intermetallic, are examined. These parameters reflect both the source activity and dislocation mean free path of dislocations; their values suggest that the YSA takes place with a strong exhaustion of mobile dislocations. Several larger deviations on the {010} planes, as well as double cross-slip between {111} neighbouring planes, are highlighted. These results suggest two different cross-slip process

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Feregotto, Virginia. "Observation par microscopie électronique en transmission des défauts étendus introduits par déformation à haute température dans le nitrure d'aluminium." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL142N.

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Abstract:

Nous avons déformé par compression, jusqu'à 10%, des polycristaux de nitrure d'aluminium (AlN) et nous avons étudié les défauts étendus introduits. Les essais mécaniques ont été effectués entre 1550 et 1650°C sous atmosphère neutre, soit par fluage sous des contraintes de 150 à 250 MPa soit à vitesse de déformation constante ([Epsilon] = 5. 10-⁶ s-¹). Les courbes de fluage sont constituées d'un stade transitoire et d'un stade quasi-stationnaire tandis que les courbes à [Epsilon] constant présentent un léger crochet de traction suivi d'un stade à faible durcissement. La principale conséquence de la déformation est la création aux joints de grains de cavités qui coalescent créant de longs vides responsables de la ruine du matériau. Les résultats les plus originaux concernent l'observation des défauts intragranulaires étendus, notamment les dislocations, les boucles de dislocations, les fautes d'empilement et les parois de domaines d'inversion (IDBs). La densité de dislocation, initialement très faible, croit avec la déformation jusqu'à atteindre localement 10¹⁰cm-². Le mouvement des dislocations se produit selon la valeur de la contrainte, par glissement dans le plan de base et dans d'autres plans (surtout {1010}), ou par montée. Des sous-joints de flexion et de torsion ont été observés. La plupart des dislocations sont de type a mais quelques empilements de dislocations c+a ont été vus dans (0001). De larges fautes d'empilements, situées dans (0001) et bordées de dislocations partielles de Shockley ou de Frank-Shockley, ont été observées sur des échantillons déformés à faible [Sigma]. Simultanément à ces fautes, on note la présence des boucles, dont la nature et la densité dépend très fortement des conditions de déformation: il s'agit de boucles de Frank, de Frank-Shockley et de quelques boucles de Shockley. La caractérisation des boucles de Frank (R = ± c/2), montre qu'elles résultent de la précipitation d'atomes interstitiels, ce qui suggère une diffusion couplée des atomes d'aluminium et d'azote. Les IDBs constituent souvent des obstacles au mouvement des dislocations. Dans certains IDBs plans nous avons mis en évidence la formation de réseaux constitués de dislocations des trois vecteurs de burgers a, dissociées, avec nœuds alternativement étendus et constrictes, configurations qui n'avaient jamais été observées

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Gaume, Marine. "Etude des mécanismes de déformation des alliages de zirconium après et sous irradiation." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30220/document.

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Abstract:

Au sein des Réacteurs à Eau Pressurisée, le flux de neutrons entraîne une modification des propriétés mécaniques des gaines à combustible en alliage de zirconium. Bien que leur comportement macroscopique soit bien connu, les mécanismes microscopiques de la déformation des alliages de zirconium restent à caractériser. Afin de simuler l'irradiation aux neutrons, des irradiations aux particules chargées (ions et électrons) ont été réalisées à 400 et 450°C sur un alliage de zirconium: le Zircaloy-4 RXA. L'analyse expérimentale de la microstructure obtenue après irradiation, effectuée au Microscope Electronique en Transmission (MET), a montré la présence de défauts cristallins: les boucles de dislocation de vecteur de Burgers . Leur évolution au cours de l'irradiation (taille et densité), ainsi que leurs caractéristiques (nature et plan d'habitat) ont été déterminées et discutées sur la base de la diffusion des défauts ponctuels. Les résultats obtenus suggèrent une diffusion des auto-interstitiels très faiblement anisotrope. Des expériences de traction in-situ ont été réalisées au MET, après irradiation aux ions, afin d'activer le glissement des dislocations et d'observer leurs interactions avec ces boucles . Certains cas d'interactions observés expérimentalement ont été modélisés par Dynamique des Dislocations pour une meilleure compréhension des mécanismes. L'effet simultané de la contrainte et de l'irradiation sur les mécanismes de déformation a ensuite été étudié. Des irradiations in-situ aux électrons et aux ions ont été effectuées, sans et avec application d'une contrainte. Des mécanismes de déformation impliquant la montée des dislocations ont ainsi été mis en évidence. Grâce à l'ensemble de cette étude, des modèles basés sur les mécanismes identifiés pourront être, à terme, proposés afin de prédire le comportement des alliages de zirconium en réacteur
In Pressurized Water Reactors, the neutron flux leads to a change in the mechanical properties of the fuel cladding tubes made of zirconium alloys. Although their macroscopic behavior is well known, the microscopic deformation mechanisms of zirconium alloys still need to be characterized. In order to simulate the neutron irradiation, charged particles irradiations (ion and electron) were carried out at 400°C and 450°C on a zirconium alloy: RXA Zircaloy-4. The experimental analysis of the irradiated microstructure, performed by using a Transmission Electron Microscope (TEM), have shown some crystalline defects: dislocation loops with a Burgers vector. Their evolution (size and density) and their characteristics (nature and habit plane) have been determined and discussed based on the point defects diffusion. The results suggest a weak anisotropy in the self-interstitial diffusion. In-situ tensile tests were performed using a TEM, after ion irradiation, in order to activate the dislocation glide and to observe their interaction with the loops. Some of the experimental cases of interaction have been simulate using Dislocation Dynamics for a better understanding of the mechanisms. The simultaneous effect of the stress and of the irradiation on the deformation mechanisms have been then studied. In-situ electron and ion irradiations were conducted, with and without an applied stress. Deformation mechanisms involving dislocation climb have thus been demonstrated. Through this study, models based on the identified mechanisms may be suggested, in order to predict the behavior of zirconium alloys in the reactor

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Perrin, Pierre-Yves. "Réarrangements et auto-organisation induits par une déformation dans une émulsion concentrée." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066319/document.

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Abstract:

Les émulsions concentrées sont des empilements compacts désordonnés de gouttes d'huile dans de l'eau. A l'instar des suspensions colloïdales ou des mousses, leur comportement rhéologique est celui d'un liquide d'Herschel-Bulkley. A l'échelle microscopique, l'écoulement s'explique par des réarrangements plastiques et localisés des gouttes d'huile. L'objectif de cette thèse est de caractériser et comprendre ces dynamiques microscopiques.En adaptant la technique de Diffusing Wave Spectroscopy (DWS), nous avons mis au point une technique de détection résolue dans le temps et dans l'espace des réarrangements plastiques de gouttes. Nous avons élaboré des émulsions concentrés désordonnées et non Brownienne par émulsification membranaire. Un dispositif osmotique nous permet de contrôler in situ la pression de confinement de nos échantillons. Nous avons sondé les réarrangements de gouttes déclenchés en appliquant à nos échantillons des déformations uniaxiales d'amplitudes contrôlées. Nous avons observé la présence de réarrangements plastiques même aux plus petites amplitudes de déformations
The concentrated emulsions are disordered compact packing of droplets of oil in water. As in the case of colloidal suspensions or foams, their rheological behavior is that of a Herschel-Bulkley liquid. On the microscopic scale, the flow is explained by plastic and localized rearrangements of the oil droplets. The objective of this thesis is to characterize and understand these microscopic dynamics. By adapting the Diffusing Wave Spectroscopy (DWS) technique, we have developed a time and space resolved detection technique for the plastic rearrangement of droplets . Concentrated, non-Brownian emulsions were developed by membrane emulsification. An osmotic device allows us to monitor in situ the confinement pressure of our samples. We have probed the rearrangements of droples triggered by applying to our samples uniaxial deformations of controlled amplitudes. We have observed the presence of plastic rearrangements even at the smallest amplitudes of deformations

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Tattevin, Hélène. "Déformation et transformation de phase induites par ondes de choc dans les silicates. Caractérisation par la microscopie électronique en transmission." Phd thesis, Université Rennes 1, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675863.

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Abstract:

Les matériaux soumis à des ondes de choc subissent des déformations et des transformations de phase. L'étude de leurs mécanismes fait l'objet de ce travail. Les échantillons étudiés proviennent du cratère d'impact météoritique de Ries, Allemagne, et sont constitués de quartz et de feldspath. L'étude a porté sur des minéraux choqués présentant des éléments planaires à l'échelle du microscope optique. Ces structures sont associées à des pressions de choc de 10 à 40 GPa. La microscopie optique, la microscopectrométrie Raman, et surtout la microscopie électronique par transmission, ont été utilisées pour cette étude. Les spectres Raman sont intermédiaires entre ceux d'une phase cristalline et ceux d'une phase vitreuse de même composition. Ceci est confirmé par les microstructures observées en microscopie électronique. En effet, les échantillons sont constitués d'une alternance pseudopériodique à l'échelle du micromètre, de lamelles vitreuses et cristallines. Dans le quartz, les plans des lamelles sont des plans denses de la structure. La détermination du mécanisme de déformation dans les minéraux naturellement choqués n'est pas évidente car la contrainte subie parle cristal est inconnue et elle n'est probablement pas assimilable à une compression simple. Les microstructures observées permettent cependant d'affirmer que la déformation des matériaux s'est effectuée par cisaillement intense le long du plan des lamelles vitreuses qui, à l'état fondu, constituent des zones de faible viscosité. La contrainte appliquée, même si elle est complexe, est localement homogène, et donne cependant lieu à une déformation hétérogène, par développement d'instabilités mécaniques. Ces instabilités sont localisées dans des plans cristallographiques denses d'orientation proche des plans de contraintes de cisaillement maximum (à 45° de la contrainte de compression). Il est proposé que le déplacement de dislocations à grande vitesse implique une contrainte locale importante qui est relaxée par la vitrification locale du matériau suivant des lamelles à l'intérieur desquelles s'effectue la totalité de la déformation. Les observations effectuées par différents auteurs sur des matériaux choqués en laboratoire sont assez divergentes et le modèle présenté ne semble pas pouvoir être appliqué à l'ensemble d'entre elles. Un programme complet d'expériences de choc en laboratoire permettrait d'interpréter ces divergences et de préciser le domaine d'application du modèle.

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Le, Diagon Yann. "Déformations locales et structuration des charges dans les nanocomposites étirés." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066323.

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Texier, Michaël. "Microstructures et mécanismes de déformation des alliages quasicristallins Al-Cu-Fe et Al-Pd-Mn déformés aux hautes et basses températures." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2268.

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Abstract:

En plus de leurs structures étonnantes, les alliages quasicristallins présentent des propriétés physiques remarquables en regard de leurs compositions chimiques. Notamment, leurs propriétés mécaniques sont caractérisées par une très grande dureté et une extrême fragilité à basse température. Au delà de 70 % de leur température de fusion, ces alliages présentent un caractère ductile et leur comportement plastique fait apparaître un stade d'adoucissement au cours de la déformation. Ces caractéristiques suggèrent une influence importante de la diffusion sur les mécanismes de déformation dans ces alliages. Au cours de ce travail, l'étude du comportement mécanique des alliages Al-Cu-Fe et Al-Pd-Mn a été effectuée par la réalisation d'essais mécaniques et par l'analyse microstructurale d'échantillons déformés, afin d'identifier les mécanismes de déformation contrôlant la plasticité de ces alliages. Différents mécanismes microscopiques sont proposés pour rendre compte de leur comportement plastique macroscopique
As well as their surprising structures, quasicrystalline alloys present peculiar physical properties. In particular, their mechanical properties combine very high hardness with extreme brittleness at low temperatures. Beyond 70 % of their melting temperature, they become ductile and their plastic behaviour shows a characteristic softening stage during the deformation test. These features suggest that the influence of diffusion processes on deformation mechanisms is significant and plays an important role during plastic deformation. In the course of this work, a study of the plastic behaviour of Al-Cu-Fe and Al-Pd-Mn alloys has been carried out. Various mechanical tests and TEM observations of deformed specimens were produced in order to identify the microscopic mechanisms that control the plasticity of icosahedral quasicrystalline alloys. Different microscopic mechanisms are proposed so as to explain the atypical mechanical behaviour of these alloys

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Denneulin, Thibaud. "Holographie électronique en champ sombre : une technique fiable pour mesurer des déformations dans les dispositifs de la microélectronique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844107.

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Abstract:

Les contraintes font maintenant partie des " boosters " de la microélectronique au même titre que le SOI (silicium sur isolant) ou le couple grille métallique / diélectrique haute permittivité. Appliquer une contrainte au niveau du canal des transistors MOSFETs (transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur) permet d'augmenter de façon significative la mobilité des porteurs de charge. Il y a par conséquent un besoin de caractériser les déformations induites par ces contraintes à l'échelle nanométrique. L'holographie électronique en champ sombre est une technique de MET (Microscopie Électronique en Transmission) inventée en 2008 qui permet d'effectuer des cartographies quantitatives de déformation avec une résolution spatiale nanométrique et un champ de vue micrométrique. Dans cette thèse, la technique a été développée sur le microscope Titan du CEA. Différentes expériences ont été réalisées afin d'optimiser la préparation d'échantillon, les conditions d'illumination, d'acquisition et de reconstruction des hologrammes. La sensibilité et la justesse de mesure de la technique ont été évaluées en caractérisant des couches minces épitaxiées de Si_{1-x}Ge_{x}/Si et en effectuant des comparaisons avec des simulations mécaniques par éléments finis. Par la suite, la technique a été appliquée à la caractérisation de réseaux recuits de SiGe(C)/Si utilisés dans la conception de nouveaux transistors multi-canaux ou multi-fils. L'influence des phénomènes de relaxation, tels que l'interdiffusion du Ge et la formation des clusters de β-SiC a été étudiée. Enfin, l'holographie en champ sombre a été appliquée sur des transistors pMOS placés en déformation uniaxiale par des films stresseurs de SiN et des sources/drains de SiGe. Les mesures ont notamment permis de vérifier l'additivité des deux procédés de déformation.

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Castelein, Gilles. "Etude par microscopie à force atomique de la morphologie de la surface de polymères semi-cristallins déformés : le polypropylène isotactique." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-417.pdf.

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Abstract:

La microscopie à force atomique en mode tapping a été utilisée pour étudier la morphologie cristalline du polypropylène isotactique intrude non déforme puis déforme plastiquement par cisaillement simple. Deux types de sphérolites sont présents dans le matériau, respectivement alpha un (structure monoclinique) et bêta quatre (hexagonale). Le mode tapping a permis d'imager l'arrangement lamellaire dans les sphérolites (résolution 20 nm). Les sphérolites bêta sont constitués de lamelles radiales issues d'un cur reminiscent de l'axialité initial. Les sphérolites alpha sont formés d'un treillis de lamelles radiales et tangentielles. Leur développement est initié par la formation de quadrites. Les structures observées sont similaires à celles identifiées dans des films cristallisés à 130 °C. L'observation des surfaces d'échantillons déformés n'a pas révélé de cisaillement dans les lamelles. Quel que soit le taux de cisaillement (0,5 ou 1,0), on perd de la résolution dans les sphérolites alpha (forte rugosité)
Le treillis est inchangé après déformation à un taux de 0,5. Pour un taux de 1,0, les lamelles se fragmentent dans les directions d'allongement et de cisaillement appliqué. Ces structures accommodent la déformation par des mécanismes d'endommagement. La déformation des sphérolites bêta est plus facile. Les lamelles se fragmentent, sporadiquement dans la direction du cisaillement appliqué, de manière coopérative selon la direction d'allongement. Dans la direction de compression, elles sont soumises à des processus de pliage, coopératifs à taux élevé (1,0). L'interprétation des mécanismes est compliquée par trois paramètres : l'attaque acide effectuée pour révéler les morphologies, les hétérogénéités locales d'orientations lamellaires et la présence de deux formes sphérolitiques très différentes. Cette étude exploratoire montre la pertinence de la microscopie à force atomique en mode tapping pour l'observation de surfaces de matériaux polymères non modèles, jusqu'ici peu étudiés

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Brien, Valérie. "Etude par microscopie électronique en transmission des mécanismes de déformation d'un superalliage à base de nickel en fatigue oligocyclique à haute température." Paris 11, 1995. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02985973.

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Abstract:

Afin de comprendre les mécanismes structuraux de déformation dans les superalliages monocristallins sous fatigue oligocyclique nous avons réalisé des essais à 950 °C (1223K), à la fréquence 0. 25Hz, à déformation totale imposée avec R epsilon = εmin / εmax= 0 ou -1, selon l'axe cristallographique <001>. En fatigue R epsilon = 0, nous dégageons un comportement général des microstructures de déformation en fonction de deux paramètres qui sont la déformation totale imposée et le nombre de cycles. Ainsi, une simple traction provoque la localisation de réseaux de dislocations aux interfaces matrice/précipité perpendiculaires à <001> de telle manière que les dislocations excitées soient celles qui relaxent l'écart paramétrique. Plus la déformation totale imposée est forte ou plus le nombre de cycles est grand, plus la déformation se répartit de façon homogène (extension aux couloirs verticaux) tout en réduisant l'écart paramétrique entre les deux phases. Une coalescence de type N est notée dès 200 cycles pour les petites quantités de déformation totale imposée. En fatigue R epsilon = -1, nous montrons que la compression déforme les couloirs verticaux sans apparition de réseaux puisqu'un seul système de glissement y est sollicité. La traction déforme toujours les couloirs horizontaux de la même manière qu'en fatigue répétée. Nous montrons par ailleurs l'apparition extrêmement rapide (dès 115 cycles) de la coalescence dirigée de type N (identique à celui obtenu en fluage traction pour ce type de superalliage). La synthèse de ces résultats, enrichie de considérations sur l'évolution des contraintes internes (contraintes de cohérence et contraintes dues à l'écart paramétrique) nous a permis de proposer un modèle de comportement qui prédit (que ce soit en fatigue R epsilon = 0, R epsilon = -1, en traction ou compression) la nature et la localisation des systèmes de glissement activés ainsi que la distribution qualitative des contraintes internes du superalliage
In order to understand the structural mechanisms of deformation in low cycle fatigued single-crystal superalloys, total deformation imposed with R epsilon = εmin / εmax= 0 or -1, according to crystallographic axis <001> tests were carried out tests at 950 °C (1223K), at the frequency 0. 25Hz. In R epsilon = 0 fatigue, we derive a general behaviour of the microstructures of deformation according to two parameters which are the total deformation imposed and the number of cycles. Thus, a simple tension causes the localization of dislocation networks at matrix/precipitated interfaces perpendicular to <001> so that excited dislocations are those that relax the parametric deviation. The greater the total deformation imposed or the greater the number of cycles, the more homogeneous the deformation spreads out to the vertical channels. Dislocations reduce the parametric misfit between the two phases. Type N coarsening is observed at 200 cycles for small amounts of total deformation imposed. In R epsilon = -1 fatigue, we show that compression deforms the vertical channels without the formation of networks since only one deformation glide sliding system is excited. Tension always deforms the horizontal channels in the same manner as in repeated fatigue. We also show that N type coarsening (identical to that obtained in tension creep for this type of superalloy) occurs very fast, as soon as 115 cycles. The synthesis of these results, enriched with considerations on the internal stresses (coherence stresses and stresses due to parametric deviation/misfit) allowed us to propose a model of behaviour that predicts (whether in fatigue R epsilon = 0, R epsilon = -1, in tension or compression) the nature and location of the active gliding systems as well as the qualitative distribution of the internal stresses of the superalloy

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Willeman, Héloïse. "Multi-scale characterization of deformation mechanisms of poly-ether-ether-ketone (PEEK) under tensile stretching." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2023. http://www.theses.fr/2023ISAL0006.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est d’établir le scénario multi-échelles de déformation du PEEK lorsqu’il est sollicité en traction uniaxiale. Préalablement à la mise en oeuvre d’échantillons de deux grades commerciaux de PEEK, les propriétés thermiques et mécaniques de ces matériaux ont été caractérisées. La température d’oubli thermodynamique ainsi que la sensibilité aux vitesses de refroidissement ont été établies. Des éprouvettes de traction ont été obtenues à partir de plaques thermocompressées, procédé choisi pour obtenir des morphologies les plus isotropes possibles. Les propriétés mécaniques en traction ont ensuite été caractérisées au-dessus et au-dessous de la transition vitreuse de la phase amorphe (Tg). Grâce à un dispositif expérimental fabriqué sur mesure, des essais de traction à deux températures distinctes au-dessous et au-dessus de Tg ont été suivis par diffusion des rayons X aux petits (SAXS) et grands angles (WAXS) pour caractériser les déformations à l’échelle des empilements lamellaires et à l’échelle de la maille cristalline. Simultanément, le champ de déformation a été mesurée par corrélation d’images (DIC) afin de comparer la déformation macroscopique et microscopique. Pour les deux températures, les lamelles tendent à s’orienter perpendiculairement à la direction de traction (TD). Ce mécanisme d’orientation local (que nous appelons « modèle de réseau de chaînes ») est induit par la transmission des contraintes par les chaînes amorphes reliant les lamelles cristallines adjacentes. Au-dessus de Tg, l’allongement local est plus faible que l’allongement macroscopique dans les lamelles perpendiculaire à TD, ce qui implique que les lamelles inclinées doivent être cisaillées. L’évolution de la distribution d’orientation des lamelles appuie ce résultat. Une morphologie fortement orientée est finalement obtenue quelle que soit la température. Cependant, le profil d’endommagement est différent. En-dessous de Tg, le profil de diffusion centrale indique l’existence de petites entités (lamelles ou crystallites) orientées aléatoirement. A hautes température, le matériau est fibrillaire et présente des cavités
The aim of this PhD work is accessing the microscopic deformation mechanisms of bulk poly-ether-ether-ketone (PEEK) under tensile stretching. Beforehand, the thermal and mechanical properties of two commercial grades of PEEK were characterized. Tensile specimens were then compression-molded to obtain morphologies as isotropic as possible and characterized below and above the glass transition temperature. Deformations at the scales of lamellar stacks and of the crystalline unit cell have been characterized by small and wide-angle X-ray scattering (SAXS and WAXS) performed in-situ during tensile tests. Simultaneously, the strain field within the samples was followed by digital image correlation (DIC) in order to compare microscopic and macroscopic strains. At both temperatures, lamellae tend to orient perpendicular to the tensile direction (TD). This orientation mechanism (which we denote as ‘Chain Network model’) is driven by the amorphous chains which transmit the stress between adjacent lamellae. The tensile strain in lamellar stacks perpendicular to TD is lower than the macroscopic tensile strain, which must be compensated by increased shear in inclined stacks. Some differences of behavior have been observed depending on the test temperature, especially at high deformation. A highly oriented morphology is ultimately obtained in all cases. However, the central scattering profiles changes with testing temperatures. Below Tg, the presence of small entities randomly oriented is indicated. Above Tg, the material is fibrillar and contains cavities

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Dubois, Jean-Baptiste. "Conducteurs nanocomposites métalliques élaborés par déformation plastique sévère : formation et stabilité thermo-mécanique des nanostructures, propriétés induites." Poitiers, 2010. http://theses.univ-poitiers.fr/26782/2010-Dubois-Jean-Baptiste-These.pdf.

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Abstract:

Ces travaux de thèse concernent l'étude de matériaux nanocomposites métalliques à base de cuivre/niobium (Cu/Nb), combinant conductivité électrique et limite d'élasticité élevées et développés pour la fabrication de bobines résistives de champs magnétiques pulsés intenses. Les conducteurs nanocomposites Cu/Nb continus sont élaborés par une méthode de déformation plastique sévère (DPS), basée sur des cycles d'extrusions, d'étirages et d'empilements successifs, conduisant à la formation d'un matériau nanostructuré multi-échelle. Afin d'optimiser le procédé de fabrication, l'effet des traitements thermiques sur les textures ainsi que leur formation au cours de l'élaboration ont été étudiés par diffraction des rayons X en laboratoire. Des expériences complémentaires de traitements thermiques in-situ sous rayonnement synchrotron ont permis une meilleure compréhension des mécanismes élémentaires de restauration de la microstructure et la définition d'un traitement thermique optimisé. La stabilité thermique des conducteurs apparaît aussi fortement dépendante des dimensions microstructurales : une frustration des phénomènes de restauration, de recristallisation et de croissance des grains est observée pour les conducteurs nanostructurés. Ces résultats ont permis de fabriquer des conducteurs « co-axiaux » optimisés, renforcés par des nanofilaments et des nanotubes de niobium. Leurs propriétés microstructurales et physiques ont été caractérisées et comparées aux anciennes générations de conducteurs nanocomposites Cu/Nb. Les propriétés obtenues et la possibilité d'élaborer de grandes longueurs de fils rendent ces matériaux compétitifs pour les futures applications en champs pulsés
This thesis concerns the study of metallic nanocomposite copper/niobium (Cu/Nb) wires, combining high electrical conductivity and high strength, as required for the design of high magnetic field resistive coils. The reinforced continuous nanocomposite Cu/Nb conductors are fabricated via a severe plastic deformation process (SPD), which consists in repeated extrusion, drawing and bundling cycles (Accumulative Drawing and Bundling : ADB) and leads to the nanostructuration of the Nb reinforcements and a multi-scale Cu matrix. In order to optimize the process, the effect of heat treatments on texture and its development during the process were analysed by means of laboratory X-ray diffraction. Complementary in-situ heat treatments under synchrotron radiation gave a better insight into the elementary annealing mechanisms and enabled defining optimized heat treatments. These experiments also revealed that the thermal stability of Cu/Nb conductors is extremely dependent of the microstructure size: recovery, recrystallization, grain growth and all relaxation processes are frustrated in the case of nanocomposites. From these results, optimized “co-axial” conductors reinforced by Nb nanofilaments and nanotubes were processed. Their microstructure and physical properties have been characterized and compared to those of previous Cu/Nb nanocomposite conductors. With the possibility to produce long wires with improved properties, these new Cu/Nb nanocomposites offer a great alternative to existing conductors for future high magnetic field applications

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Vultos, Winnie. "Influence de la microstructure sur les micromécanismes de déformation en fluage dans le superalliage AD730TM." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30166.

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Abstract:

L'étude menée au cours de ce travail de thèse consiste à analyser les micromécanismes qui contrôlent la déformation en fluage à 700°C, dans le superalliage AD730(tm) développé par Aubert & Duval pour la fabrication des disques de turbines des futurs turboréacteurs pour application civile. Les différents éléments de la microstructure (taille, distribution et composition chimique de la matrice et des précipités) ont été caractérisés par Microscopie Electronique en Transmission (MET) en mode conventionnel et par des techniques d'analyse chimique (spectroscopies EDX et EELS). Les micromécanismes de déformation ont été identifiés au MET après des essais de fluage à 700°C sous 500 MPa, 600 MPa et 850 MPa pour différents états microstructuraux. L'étude des microstructures a permis de mettre en évidence que les traitements thermiques pouvaient modifier la composition chimique locale des différentes phases : variation de la teneur en Cr dans la matrice g, germination de phase g dans les précipités g' primaires et variation de la teneur en Ti dans les précipités g' secondaires. Ces fluctuations chimiques modifient les énergies de faute d'ordre et d'empilement qui contrôlent la propagation des dislocations. Ces paramètres ont pu être quantifiés et nous ont permis d'interpréter le comportement macroscopique. Quels que soient la contrainte appliquée et l'état microstructural, les mécanismes de déformation intragranulaires observés correspondent aux mécanismes classiquement cités dans les superalliages polycristallins. Ces résultats ont pu être validés grâce à l'évaluation des niveaux de contrainte associés à ces mécanismes. L'augmentation de la vitesse de déformation en fluage à 700°C dans le cas de la microstructure à grains fins (en comparaison avec la microstructure à gros grains), a pu être attribuée aux précipités g' primaires où se développe et d'où est émise la plasticité. L'augmentation de la vitesse de déformation lors des essais sous 850 MPa a pu être associée au rôle des joints de grains qui initient l'émission de plusieurs systèmes de glissement. En conclusion, ce travail a ainsi permis d'identifier un certain nombre de paramètres à l'échelle microscopique qui contrôlent le comportement en fluage à 700°C dans ce superalliage
The study carried out during this thesis consists in analyzing the micromechanisms that control the creep deformation at 700 ° C, in the AD730(tm) superalloy developed by Aubert & Duval for the manufacture of turbine disks of the future turbojet engines for civil applications. The microstructure of the superalloy (size, distribution and chemical composition of the matrix and precipitates) has been characterized by conventional transmission electron microscopy (TEM) and by chemical analysis techniques (EDX and EELS spectroscopies). Deformation micromechanisms were identified at TEM after creep tests at 700°C at 500 MPa, 600 MPa and 850 MPa for different microstructural states. The study of the microstructures showed that thermal treatments can modify the local chemical composition of the different phases: variation of the Cr content in the matrix g, germination of g phase in the primary precipitates and variation of the Ti content in the secondary precipitates. These chemical fluctuations modify the antiphase boundary energy and the stacking fault energy that control the dislocation propagation. The quantification of these parameters allowed us to interpret the macroscopic behavior of the superalloy. Whatever the applied stress and the microstructural state, the observed intragranular deformation mechanisms correspond to conventional mechanisms reported in the literature for polycrystalline superalloys. Our results were validated by evaluating the stress levels associated with these mechanisms. The increase in the creep deformation rate at 700°C in the case of the fine-grained microstructure (in comparison with the coarse-grained microstructure), could be attributed to the primary precipitates where plasticity grows and is emitted. The increase of the creep strain rate at 850 MPa could be associated with the role of the grain boundaries which initiates the emission of several slip systems. In conclusion, this work allowed us to identify the parameters at microscopic scale that control the creep behavior at 700°C in the analyzed superalloy

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Duchaussoy, Amandine. "Déformation intense d'alliages d'aluminium à durcissement structural : mécanismes de précipitation et comportement mécanique." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR135.

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Abstract:

La combinaison de deux mécanismes permettant d’accroitre la résistance mécanique (précipitation et joints de grains) a été explorée dans cette thèse afin d’augmenter les propriétés d’alliages d’aluminium à durcissement structural de la série 7###. Les techniques d’élaboration par déformation plastique intense permettent d’obtenir des alliages nano-structurés comportant une grande densité de joints de grains qui permet une augmentation conséquente de la limite d’élasticité selon la loi de Hall-Petch. Cependant, la grande densité de défauts (dislocations, lacunes, joints de grains…) et les contraintes internes générées par cette déformation donnent lieu à des nanostructures hors équilibre intrinsèquement instables lors d’un traitement de précipitation. Cela se traduit d’une part par une croissance rapide des grains et d’autre part par des changements dans les mécanismes de précipitation (précipitation hétérogène, cinétique accélérée). Nous avons étudié les nanostructures obtenues par déformation plastique intense via HPT et HPS (High pressure torsion/sliding) sur un alliage modèle, Al-2%Fe, et un alliage commercial AA7449 enrichi en fer. La stratégie choisie était de stabiliser la structure à grains ultra-fins par des nanoparticules d’intermétalliques riches en fer (épinglage de Zener) pour permettre une précipitation homogène de phases durcissantes et de combiner ainsi les 2 mécanismes pour accroître la limite élastique. Dans ce contexte, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à : 1) l’influence des solutés sur les mécanismes physiques de recristallisation dynamique conduisant à la nanostructuration ; 2) les mécanismes spécifiques impliqués lors de la co-déformation de phases aux comportements mécaniques très différents ; 3) les transformations de phase pouvant conduire soit à la formation d’une solution solide sursaturée ou bien au contraire à la décomposition d’une solution solide par précipitation induite par déformation ; 4) aux relations entre les nanostructures ainsi générées, leur stabilité thermique et leur résistance mécanique. L’observation des microstructures et la compréhension des mécanismes induits par la déformation ainsi que les relations avec le comportement mécanique ont été entrepris grâce à l’utilisation de nombreuses techniques : la microscopie électronique à balayage, en transmission, ASTAR (cartographie d’orientation au MET), ainsi que la sonde atomique tomographique. L’étude de la précipitation a été réalisée par DSC (calorimétrie différentielle à balayage), SAXS (diffusion des rayons X aux petits angles) et MET in-situ. Finalement, la relation avec le comportement mécanique a été établie sur la base d’essais de traction et de mesures de microdureté
The combination of two mechanisms to increase mechanical strength, namely precipitation and grain size reduction, has been explored in this thesis in the aim of increasing the properties of age hardenable aluminum alloy from the 7### series.Manufacturing by severe plastic deformation makes it possible to obtain nanostructured alloys with high density of grain boundaries, which allows increasing the yield strength according to the Hall-Petch law. However, the high density of defects (dislocations, vacancies, grain boundaries ...) and the internal stresses generated by this deformation results in inherently unstable nanostructures when precipitation heat treatment is performed. These nanostructures experience rapid grain growth and drastic changes in precipitation mechanisms (heterogeneous precipitation, accelerated kinetics).In this work we have studied nanostructures obtained by severe plastic deformation using HPT and HPS (High pressure torsion / sliding) on a model alloy, Al-2% Fe and a commercial alloy AA7449 enriched with iron. The strategy was to stabilize the ultra-fine grain structure by intermetallic iron-rich nanoparticles (Zener pinning) to allow homogeneous precipitation hardening and thus combine the two mechanisms to increase the yield strength. In this context, we have particularly investigated: 1) the influence of solutes on the physical mechanisms leading to dynamic recrystallization nanostructuring; 2) specific mechanisms involved in co-deforming phases with very different mechanical behaviors; 3) the phase transformations that may lead either to the formation of a supersaturated solid solution or, on the contrary, to the decomposition of a solid solution by deformation-induced precipitation; 4) the relationship between the nanostructures thus generated, their thermal stability and related mechanical properties.The observation of the microstructures and understanding of the mechanisms induced by the deformation and relations with the mechanical behavior has been undertaken with many techniques: scanning and transmission electron microscopy (SEM/TEM), ASTAR (orientation mapping by TEM), and atom probe tomography. The study of precipitation was carried out by DSC (differential scanning calorimetry), SAXS (small angle X-ray scattering) and in-situ TEM. Finally, the relationship with the mechanical behavior has been established on the basis of tensile tests and micro-hardness measurements

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Cabié, Martiane. "Mesures de contrainte dans les couches minces épitaxiées de semiconducteurs par la technique de la courbure adaptée à la microscopie électronique en transmission." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30217.

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Abstract:

Un des paramètres importants permettant de contrôler les propriétés physiques des composants micro et opto-électroniques est la contrainte élastique générée par la différence de paramètres de maille entre une couche épitaxiée et son substrat. Cette contrainte d'épitaxie est classiquement mise en évidence par la méthode de la courbure. La formule de Stoney établit une relation entre le rayon de courbure, la contrainte et les épaisseurs de couche et de substrat. Nous avons transposé cette méthode à la MET. Sur des échantillons observés en vue plane, le rayon de courbure et l'épaisseur de l'échantillon aminci sont mesurés localement à partir des images en champ clair et en champ sombre des contours d'extinction. La particularité de cette méthode MET, par rapport à la technique de courbure classique, réside dans le fait que les épaisseurs considérées sont sub-microniques et que le rapport d'épaisseur couche/substrat est très faible (l'échantillon étant aminci par le substrat). Ceci induit une forte relaxation qui se traduit par un effet de courbure important. D'autre part, l'épaisseur de substrat varie lentement le long de l'échantillon aminci. Il est ainsi possible d'étudier les variations de la courbure avec l'épaisseur du substrat. Ceci garantit une meilleure fiabilité pour la détermination de la contrainte. Les conditions mécaniques particulières liées à la géométrie de ces échantillons amincis ont été étudiées à l'aide de modélisations par éléments finis. Elles ont permis de déterminer des critères garantissant une détermination correcte de la contrainte. Expérimentalement nous avons montré que des lamelles rectangulaires fixées par un côté au reste de l'échantillon répondent bien à ces critères. Afin de bien maîtriser la forme et les dimensions de ces lamelles nous avons mis au point une procédure de découpe de ces lamelles par Focused Ion Beam. Typiquement, les épaisseurs de couches étudiées sont de l'ordre de l'épaisseur critique, soit environ 10 nm pour un désaccord paramétrique voisin de 1%. Ceci correspond à l'ordre de grandeur des structures à puits quantiques. Les contraintes épitaxiales mesurées sont de l'ordre de 1GPa avec une erreur expérimentale de 10 à 15%. Cette méthode a été appliquée avec succès sur des structures de GaInAs/GaAs en compression et de Si/SiGe en tension.

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Loubradou, Marc. "Etude des déformations autour des défauts cristallins à l'échelle atomique : dislocations, interfaces facettées." Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0155.

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Abstract:

L'observation des structures atomiques des defauts dans les cristaux en microscopie electronique a transmission a haute resolution permet de tester l'applicabilite de la theorie de l'elasticite pour decrire l'etat de deformation a l'echelle de la maille cristalline. Un programme de calcul a ete concu pour construire les positions atomiques de n'importe quel cristal deforme par un large ensemble de defauts cristallins: 1) dislocations de matrice (al#2cu, superalliages a base nickel); 2) defauts periodiques appartenant aux structures interfaciales (joints de grains dans l'or, interface (gaas/gasb); 3) marches interfaciales. Pour traiter ces cas correctement, un nouveau concept appele dislocation de somigliana a ete utilise. Son application a ete satisfaisante pour cosi#2/si, ni#3al/ni#3nb et cfc/do#1#9. De plus, l'interpretation de certains defauts cristallins, observes a l'echelle atomique, montre les limites des theories actuelles, en particulier celle basee sur les reseaux de site en coincidence

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Grosseau-Poussard, Jean-Luc. "Structures de films minces de MoSx déposés par techniques de faisceaux d'ions sur l'acier martensitique type Z100CD17 : corrélations entre propriétés tribologiques et microstructures de déformation." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2267.

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Abstract:

Ce travail nous a permis dans un premier temps de mettre en evidence les evolutions microstructurales d'un acier a roulement martensitique, apres differents types de sollicitation en fatigue de surface. Les analyses des zones endommagees ont montre une degenerescence de la martensite provoquant une transformation du reseau quadratique en une maille cubique centree ferritique. Des filiations de microdurete effectuees en sous couche indiquent que cette migration du carbone avec transformation de phase associee conduit a un adoucissement et a une chute des proprietes mecaniques de l'acier. L'essentiel de la these est ensuite consacre a l'elaboration et a la caracterisation structurale et tribologique de couches minces lubrifiantes de mos#x preparees par techniques de faisceaux d'ions. Une etude fine menee par diffraction des rayons x et microscopie electronique en transmission, montre que la structure consiste en des groupes de feuillets preferentiellement orientes parallelement a la surface du substrat. Cette structure resulte de la faible pression de travail qui cree les conditions d'un bombardement ionique, a faible energie, des films en cours de croissance. Les proprietes tribologiques de la plupart des revetements realises dans cette etude, presentent des coefficients de frottement faibles et des durees de vie importantes. Nous avons analyse le comportement en frottement de ces films en faisant intervenir un terme de resistance au cisaillement apparent caracteristique de la region interfaciale qui accommode le glissement. Les observations par microscopie electronique en transmission a haute resolution en coupes transverses dans les traces d'usure ont mis en evidence la formation d'une mince couche superficielle turbulente d'accommodation a la surface du film, associee parfois a une fissure separant cette couche de la region non affectee du film. Le processus d'usure du film est cyclique. Un cycle comprend la formation d'une premiere couche d'accomodation, la creation d'une fissure separant cette couche de la region non affectee du film, et l'usure de cette couche d'accommodation

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Sauvage, Xavier. "Transformations de phases induites par déformation plastique intense. Cas des aciers perlitiques tréfilés et des nanocomposites filamentaires Cu/Nb." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES032.

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Abstract:

Les aciers perlitiques tréfilés et les nanocomposites filamentaires Cu/Nb sont élaborés par tréfilage à froid. La déformation plastique conduit à un allongement des grains le long de l'axe du fil et à une réduction importante de leurs dimensions dans la section transverse. Ainsi, les lamelles de cémentite des aciers perlitiques ne font plus que quelques nanomètres d'épaisseur et les fibres de niobium des composites Cu/Nb ont un diamètre moyen compris entre 10 et 60 nm. Ces nanostructures ont été caractérisées en microscopie ionique, sonde atomique, MET et METHR. Dans les aciers perlitiques, la dissolution partielle de la cémentite a pu être clairement mise à jour. Plus les lamelles sont fines, plus elles sont dissoutes. La dissolution est parfois totale et les zones transformées semblent alors évoluer vers une structure de type martensitique. La dissolution de la cémentite résulterait de l'accroissement considérable de la proportion d'interfaces. En considérant un effet de type Gibbs-Thomson, cette dissolution a pu être simulée. Toutefois, le taux de cémentite dissoute est sous-estimé car la modélisation de la cinétique ne prend pas en compte un terme de transport lié au champ de contraintes internes. Dans les nanocomposites filamentaires Cu/Nb, la déformation plastique n'affecte généralement pas la nature des différentes phases : le niobium et le cuivre restent purs. Toutefois, dans les zones où la taille de grains est inférieure à 15 nm, les analyses en sonde atomique révèlent une interdiffusion du cuivre et du niobium. Ces zones de mélange pourraient être amorphes comme le suggèrent nos observations en METHR. Cette amorphisation résulterait de l'accroissement considérable de l'énergie d'interface et de l'énergie élastique résultant des contraintes internes. La cinétique serait, quant à elle, favorisée par l'accroissement de la densité de lacunes au cours du tréfilage et par le champ de contraintes internes.

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Bouscaud, Denis. "Développement de la microdiffraction Kossel pour l'analyse des déformations et contraintes à l'échelle du micromètrecristallins : applications à des matériaux cristallins." Paris, ENSAM, 2012. http://www.theses.fr/2012ENAM0012.

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Abstract:

La diffraction des rayons X est une technique non destructive fréquemment utilisée en sciences des matériaux pour déterminer les contraintes résiduelles à une échelle macroscopique. Du fait de la complexité croissante des nouveaux matériaux et de leurs applications, il devient nécessaire de connaître l'état de déformation / contrainte à une échelle plus petite. Dans ce sens, un outil expérimental appelé microdiffraction Kossel a été développé au sein d'un microscope électronique à balayage. Il permet de déterminer l'orientation cristallographique et les déformations / contraintes avec une résolution spatiale de plusieurs micromètres. Des analyses ont aussi été réalisées avec un rayonnement synchrotron. Une méthodologie expérimentale a été développée de manière à optimiser l'acquisition des clichés et leur post-traitement. La procédure de détermination des contraintes a été validée en comparant les états de contrainte de monocristaux sous chargement mécanique in situ, obtenus en microdiffraction Kossel et avec des techniques de diffraction classiques. La microdiffraction Kossel a ensuite été appliquée à des matériaux polycristallins en diminuant progressivement la taille des grains analysés. Des hétérogénéités intergranulaires assez marquées ont par exemple été mesurées sur un acier IF. Des mesures ont enfin été réalisées sur des couches minces représentatives des composants de la microélectronique
X-ray diffraction is a non-destructive method frequently used in materials science to analyse the stress state at a macroscopic scale. Due to the growing complexity of new materials and their applications, it is necessary to know the strain and stress state at a lower scale. Thus, a Kossel microdiffraction experimental set-up was developed inside a scanning electron microscope. It allows to obtain the crystallographic orientation as well as the strains and stresses within a volume of a few cubic micrometers. Some experiments were also performed using a synchrotron radiation. An experimental procedure was developed to optimize the acquisition of Kossel line patterns and their post-processing. The stress calculation from Kossel patterns was validated by comparing the stress state of single crystals during in situ mechanical loading, obtained by Kossel microdiffraction and with classical diffraction methods. Then Kossel microdiffraction was applied to polycrystalline samples by gradually decreasing the grain size. Intergranular stress heterogeneities were for example measured in an interstitial-free steel. Experiments were finally carried out in thin layer samples representative of microelectronic components

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Benhroma, Hadj-Aïssa. "Observation par microscopie électronique en transmission et par topographie aux rayons x des dislocations d'interface mobiles dans un bicristal sigma=9 de silicium." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL003N.

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Abstract:

Le but de la thèse est l'étude de la mobilité de dislocations d'interface mobile dans un joint sigma=9 (rotation de 38,94, axe 011, plan 122) de silicium. Le vecteur de Burgers de ces dislocations appartient au réseau d. S. C. Du joint sigma=9. Le déplacement de dislocations bg=1/18 411 glissiles dans le plan de joint a été observé par met in situ et par topographie aux rayons x: il est très anisotrope. Les segments alignés suivant l'axe commun sont rigides et lents, alors que des segments vis sont souples et rapides. La mobilité de ceux-ci a été mesurée entre t=550c et t=750c, pour des contraintes de 10 a 30 mpa. Le glissement est un phénomène thermiquement activé, d'énergie d'activation q=1,3+0,15 ev. La vitesse varie comme la puissance de la contrainte avec m=2,55. L'anisotropie de la mobilité et l'ordre de grandeur de la vitesse des segments vis s'expliquent dans le cadre d'un modèle simple, si l'on tient compte de la structure de cœur des dislocations et de la périodicité du potentiel de Peierls. En revanche l'explication de l'exposant M est plus difficile. Le déplacement par montée dans le joint de dislocations 1/9 122 sessiles a été observé par met. Il est lui aussi anisotrope, et très sensible a l'irradiation. Plusieurs cas de franchissements du joint de grains par la déformation ont été observés dont l'un, étudié en détail, montre un couplage entre réaction au joint et mobilité des dislocations glissiles

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Hüe, Florian. "Mesures de déformations dans des dispositifs de la microélectronique par microscopie électronique en transmission en haute résolution et holographie en champ sombre." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/325/.

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Abstract:

Les matériaux cristallins sous contrainte font aujourd'hui partie intégrante des dispositifs de la microélectronique car ils offrent une amélioration considérable de la mobilité des porteurs dans les zones actives. Dans un premier temps, nous avons développé l'analyse de phases géométriques (GPA) d'images en haute résolution (HREM), en étudiant des couches minces de silicium en contrainte biaxiale sur des pseudo-substrats de SiGe. Les résultats obtenus pour différentes gammes de Si1-xGex et différentes épaisseurs de films minces, comparés à des simulations par éléments finis (FEM), ont permis d'optimiser cette méthode. La précision sur la mesure des déformations atteint 0,2% et le champ de vue 200 nm x 200 nm. Mesures expérimentales et simulations FEM ont également permis de quantifier l'effet de relaxation des lames minces de microscopie. L'étude d'un système plus complexe, un p-MOSFET, a montré la possibilité de cartographier pour la première fois les champs de déformations en deux dimensions avec une résolution spatiale pouvant atteindre 2 nm. Cette thèse présente également, dans un second temps, une nouvelle méthode développée au sein du CEMES-CNRS : l'holographie en champ sombre. Cette technique, nécessitant un canon à émission de champ et un biprisme électrostatique, permet de réaliser des franges d'interférences, entre une onde diffractée par un réseau cristallin parfait et une onde diffractée par un réseau déformé. Ainsi, il devient possible de cartographier les déformations sur un très large champ de vue (500 nm x 2 µm) avec une meilleure précision qu'en haute résolution : 0,02%
Strained silicon is now an integral feature of microelectronic devices due to the associated enhancement in carrier mobility. The general aim of this thesis is to explore how transmission electron microscopy can be used to measure strain in such systems. We show in particular how Geometric Phase Analysis (GPA) of High Resolution Electron Microscopy images (HREM) can be used to study thin layers of strained silicon grown upon virtual substrates of Si1-xGex. By studying different virtual substrate compositions and different layer thicknesses we have optimized the technique and evaluated its accuracy and reliability. Accuracy in strain measurement can reach 0. 2% for fields of view of 200 nm x 200 nm. The detailed comparison of experimental measurements and finite element simulations allows the quantification of thin foil relaxation for TEM lamellas. We show, for the first time, that strain can be mapped in two dimensions in an actual device, a p-MOSFET, with a spatial resolution of 2 nm. The second part concerns a new method developed in the CEMES-CNRS laboratory: dark-field holography. With the aid of a field emission gun and a biprism, interferometric fringes are created between a diffracted wave coming from a perfect crystal and a diffracted wave coming from a distorted area. Analysis of the hologram allows us to determine strain. Very large field of view (500 nm by 2 µm) can be obtained with an even better precision than HREM: 0. 02%. Finally, the complementarity of the two techniques is demonstrated through the study of various systems such as multichannel, uniaxial compressed p-MOSFETs (SiGe) with different channel lengths or uniaxial tensile strained n-MOSFETs (Si:C)

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Moulard, Raphaël. "DÉVELOPPEMENT ET MISE EN OEUVRE D'UNE MÉTHODE DE MESURE DE CHAMPS DE DÉFORMATION À L'ÉCHELLE MICROMÉTRIQUE." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00351685.

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Abstract:

Ce travail de thèse présente la mise au point d'une méthodologie de mesure de champs de déformations planes à l'échelle micrométrique. La mesure cinématique est faite par une méthode de grille qui analyse les déformations d'un réseau périodique attaché à la surface à étudier. Les grilles ont été réalisées par photolithographie interférentielle directe. Pour l'observation et la numérisation des réseaux, le choix s'est porté sur la microscopie interférométrique en lumière blanche qui donne accès à la topographie 3D de la surface d'intérêt. Une étude de bruit à permis d'optimiser la réalisation des réseaux pour l'application mécanique auxquels ils étaient destinés. Par ailleurs, l'application de déplacements de corps rigide a permis de mettre en évidence un problème de corrélation spatiale de ce bruit qui ne pouvait être ignoré. Ainsi, et en apportant un soin particulier sur la réalisation expérimentale des essais mécaniques, la résolution en déformation obtenue est de l'ordre de 1 à 2×10-3 pour une résolution spatiale d'environ 20 µm. Une première application concernant l'étude des déformations élasto-plastiques d'un acier ferritique a permis de valider la présente méthode, de l'étendre à l'étude de régions d'intérêt de plus grandes tailles et d'en souligner les points forts mais aussi les limites.

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Berger, Jean François. "Approche microscopique auto-consistante des processus nucléaires collectifs de grande amplitude à basse énergie : application à la diffusion d'ions lourds et à la fission." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112268.

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Abstract:

Nous exposons un cadre théorique et des techniques numériques permettant de décrire les phénomènes collectifs de grande amplitude et de basse énergie dans les noyaux à partir de la seule donnée de l’interaction effective entre les nucléons. La méthode consiste à analyser les propriétés collectives du système étudié à l’aide de la théorie de Hartree-Fock-Bogolyubov complète et différents types de contraintes agissant comme des champs extérieurs. La dynamique collective est déduite de l’approche auto-consistante dans un formalisme entièrement quantique fondé sur la prescription de la Coordonnée Génératrice et l’approximation adiabatique. Grâce à cette procédure, les effets de structure nucléaire, notamment l’influence des corrélations d’appariement sur la dynamique collective sont intégrés d’une façon complètement microscopique et auto-consistante. Les applications présentées sont réalisées avec l’interaction D1 de GOGNY. La paramétrisation très générale de cette force, en particulier sa portée finie, permet de reproduire quantitativement la plupart des propriétés nucléaires connues, y compris celles liées à l’appariement. Nous étudions d’abord la réaction ¹²C + ¹²C au voisinage du seuil. La position des deux premières résonances O⁺ est en bon accord avec l’expérience. Leur analyse montre qu’elles ne proviennent pas de la formation d’un état ¹²C + ¹²C quasi-moléculaire. Nous appliquons ensuite notre approche à la fission du ²⁴⁰Pu. Des surfaces d’énergie potentielle en fonction de l’élongation, de l’asymétrie droite-gauche et de la striction du noyau sont présentées. Les principales caractéristiques connues de ces surfaces, notamment les hauteurs de barrières de fission, sont correctement reproduites. Une interprétation du mécanisme de la scission est des évènements de fission froide est proposée. Un calcul dynamique tenant compte des variations du tenseur d’inertie collective confirme cette interprétation et montre que l’évolution du noyau entre point selle et scission peut être décrite à l’approximation adiabatique
A theoretical framework and numerical techniques allowing to describe low energy, large amplitude collective phenomena in nuclei from the only data of the nuclear effective interaction is presented. In this method, the collective properties of the system are analyzed with the help of the full Hartree-Fock-Bogolyubov theory and different kinds of constraints acting as external fields. The collective dynamics is then deduced from the self-consistent approach in a completely quantum-mechanical formalism based on the Generator Coordinate prescription and the adiabatic approximation. With this procedure, nuclear structure effects, in particular the influence of pairing correlations on the collective dynamics, are incorporated in a completely microscopic and self-constent way. The applications we present use GOGNY’S D1 effective interaction. Due to the very general parametrization of this force – in particular, its finite range – most known nuclear properties, including those associated to pairing, can be reproduced quantitatively. The ¹²C + ¹²C reaction at low energy is first studied. The position of the two first 0⁺ resonances is consistent with experimental data. The analysis of the wave functions shows that these resonances do not arise from a quasi-molecular ¹²C - ¹²C state. Our approach is then applied to the fission of ²⁴⁰Pu. Potential energy surfaces as functions of elongation, left-right asymmetry and necking-in are displayed. The main known characteristics of these surfaces, in particular fission barrier heights appear to be correctly reproduced. An interpretation for the mechanism of scission and for cold fission events is proposed. A dynamical calculation taking into account the variations of the collective inertia confirms this interpretation and shows that the nuclear evolution between saddle and scissions can be described using the adiabatic approximation

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Moulart, Raphaël. "Développement et mise en oeuvre d'une méthode de mesure de champs de déformation à l'échelle micrométrique." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003212.

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Abstract:

Ce travail de thèse présente la mise au point d'une méthodologie de mesure de champs de déformations planes à l'échelle micrométrique. La mesure cinématique est faite par une méthode de grille qui analyse les déformations d'un réseau périodique attaché à la surface à étudier. Les grilles ont été réalisées par photolithographie interférentielle directe. Pour l'observation et la numérisation des réseaux, le choix s'est porté sur la microscopie interférométrique en lumière blanche qui donne accès à la topographie 3D de la surface d'intérêt. Une étude de bruit à permis d'optimiser la réalisation des réseaux pour l'application mécanique auxquels ils étaient destinés. Par ailleurs, l'application de déplacements de corps rigide a permis de mettre en évidence un problème de corrélation spatiale de ce bruit qui ne pouvait être ignoré. Ainsi, et en apportant un soin particulier sur la réalisation expérimentale des essais mécaniques, la résolution en déformation obtenue est de l'ordre de 1 à 2×10−3 pour une résolution spatiale d'environ 20 μm. Une première application concernant l'étude des déformations élasto-plastiques d'un acier ferritique a permis de valider la présente méthode, de l'étendre à l'étude de régions d'intérêt de plus grandes tailles et d'en souligner les points forts mais aussi les limites.

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Amiguet, Élodie. "Déformation expérimentale de diopside dans les conditions de pression et température du manteau supérieur." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10001/document.

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Abstract:

La plasticité des minéraux aux conditions pression et température du manteau supérieur terrestre joue un rôle majeur dans les grand processus qui affectent la dynamique de l'intérieur de la Terre. Les propriétés des minéraux du manteau restent cependant mal connues à ce jour. L'objectif de ce travail est d'étudier la déformation sous pression des clinopyroxènes (au travers du diopside), qui sont un des constituants majeur du manteau supérieur. Des monocristaux orientés et des polycristaux de diopside ont été déformés dans les conditions de pression du manteau supérieur et pour des températures comprises entre 1000°C et 1400°C. Les expériences de déformation ont été réalisées en presse multi-enclume de type D-DIA couplée à un rayonnement synchrotron permettant la mesure in situ de la contrainte et de la déformation. Les microstructures des échantillons après déformation ont été caractérisées en Microscopie Electronique en Transmission. Les données mécaniques nous ont permis de déterminer la loi rhéologique de haute pression pour les systèmes 1/2<110> {110 }. A haute pression et haute température, les glissements 1/2<110> et [001] sont dominants. Les glissements [100] et [010], plus difficilement activables à basse pression et haute température, le restent à haute pression. Des modélisations VPSC basées sur nos résultats expérimentaux rendent parfaitement compte des textures observées dans nos polycristaux déformés expérimentalement comme de celles des échantillons déformés naturellement. Les clinopyroxènes ont tendance à réduire l'anisotropie sismique du manteau supérieur
The plasticity of mineraIs under Earth's upper mantle conditions plays a major role in the processes that affect the dynamics of the Earth's interior. The properties of mantle mineraIs are still not weIl constrained. The purpose of this work is to study the deformation of clinopyroxenes (taking diopside as a proxy) under pressure since they are a major constituent of the upper mantle. Oriented single-crystals as weIl as polycristals of diopside were deformed under upper mantle pressures and temperatures. Deformation experiments have been conducted using a D-DIA multi-anvil press coupled with synchrotron radiation in order to perform in situ stress and strain measurements. The microstructures of deformed samples were characterized by Transmission Electron Microscopy. Mechanical data have enabled us to determine the high-pressure rheological law for 1/2 <110>{110} glide systems. At high pressure and temperatures, 1/2 <110> and [001] slips are dominant while [100] and [010] slips remain the hardest slip systems. VPSC modeIling based on our experimental results agree weIl with the textures observed in our experimentaIly deformed polycrystals as weIl as those in naturaIly deformed samples. We conclude that clinopyroxenes tend to reduce the upper mantle seismic anisotropy

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Bethoux, Jean-Marc. "Relaxation des contraintes dans les hétérostructures épaisses (Al,Ga)N : une piste originale pour la réalisation de diodes électroluminescentes à cavité résonante." Nice, 2004. http://www.theses.fr/2004NICE4042.

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Abstract:

L’étude des différents modes de relaxation des contraintes a montré que dans les nitrures d’éléments III orientés suivant l’axe [0001], celle-ci ne peut pas s’opérer par le glissement de dislocations traversantes. Pour les films soumis à une contrainte extensive, la relaxation des contraintes fait intervenir la fissuration du film puis l’introduction de dislocations d’interface à partir des bords des fissures. La caractérisation d’hétérostructures fissurées (Al,Ga)N / GaN par microscopie électronique en transmission (MET° et diffraction des rayons X (DRX), a été mise en évidence. Les propriétés de croissance latérale de l’épitaxie en phase vapeur à base d’organométalliques (EPVOM), permettent dans certaines conditions de croissance de cicatriser les fissures. Nous avons ainsi obtenu des films d’AIO,20Ga0,80N épais, relaxés et de bonne qualité cristalline. Ces pseudo-substrats d’(Al,Ga)N ont été utilisés pour effectuer la croissance pseudomorphe de miroirs de Bragg (Al,Ga)N/GaN. La caractérisation de ces structures a été réalisée aussi bien en ce qui concerne l’état de contraintes que les propriétés optiques et électriques. Une méthode de mesure de la résistivité des miroirs de Bragg compatible avec une technologie planaire a notamment été développée. Enfin, des diodes électroluminescentes à cavité résonante (DEL-CR) ont été réalisées afin de valider la méthode proposée pour la croissance de films épais d’(Al,Ga)N
In [0001]-oriented III-nitrides, the glide of threading dislocations is inefficient to relax the misfit stress. When films are grown under tensile stress, the plastic relaxation occurs through the film cracking and the introduction of misfit dislocations from the crack edges. Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) have been used in order to characterize cracked (Al,Ga)N/GaN heterostructures. A cooperative mechanism between cracking and ductile relaxation has been outlined. The relaxation rate strongly depends in the (Al,Ga)N/GaN film thickness. By combining the lateral growth of (Al,Ga)N and the stress relaxation, craks have been healed and high quality (Al,Ga)N films have been grown by metal-organic vapour phase epitaxy (MOVPE). Coherent growth of (Al,Ga)N/GaN Bragg mirrors has been carried out of those thick relaxed (Al,Ga)N films. Their optical and electrical properties as well as their stress have been investigated. A resistivity measurement method has been developed to comply with the planar technology. Resonant cavity light emitting diodes (RCLED° have been realized to demonstrate the benefit of this new (Al,Ga)N growth method

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Nzogang, Billy Clitton. "Caractérisation avancée de la plasticité des minéraux par microscopie électronique en transmission." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R085.

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Abstract:

L’activité interne de la Terre s’exprime en surface par le volcanisme ou les séismes. Elle résulte de la convection mantellique qui transporte la chaleur interne de la Terre vers la surface. Ces mouvements convectifs impliquent l’écoulement en profondeur des roches à l’état solide; Comprendre les mécanismes élémentaires qui permettent aux roches et à leurs minéraux de subir ces grandes déformations est un enjeu majeur en géophysique. Le microscope électronique en transmission (MET) est l’outil clef pour étudier ces mécanismes. De nouvelles techniques basées sur la microscopie électronique à balayage permettent également de mesurer les orientations préférentielles ainsi que les désorientations intracristallines. Le dispositif ACOM-TEM (Automated Crystal Orientation Mapping in Transmission Electron Microscopy) permet de réaliser des cartes d’orientations cristallines à l’échelle du MET. Dans cette thèse, nous explorons les possibilités de cette technique appliquée à la déformation des minéraux. Nous montrons que l’ACOM-TEM peut être appliqué sur des échantillons sensibles à l’irradiation électronique comme le quartz ou des phases de haute pression. L’emploi de cartographies à haute résolution donne une alternative à l’imagerie conventionnelle en contraste de diffraction, applicable aux minéraux sensibles. Nous montrons la force de cette technique pour des échantillons contenant des densités de dislocations élevées ce qui en fait une technique attractive pour l’étude de matériaux très déformés comme dans le cas d’expériences de déformations sous hautes pressions. Nous présentons également des applications à l’étude de phénomènes de restauration et de recristallisation
The internal activity of our planet is manifested on the surface by geological phenomena such as volcanism or earthquakes. This activity results from mantle convection, which aims to transport the internal heat of the Earth to the surface. These vast convective movements involve in deep the flow of rocks in the solid state. Understanding the basic mechanisms that allow rocks and their minerals to undergo these large deformations is a major issue in geophysics. The Transmission Electron Microscope (TEM) is traditionally used for studying the mechanisms of plasticity of minerals. However, new techniques based on scanning electron microscopy now make it possible to visualize preferential orientations as well as intracrystalline disorientations. The ACOM-TEM (Automated Crystal Orientation Mapping in Transmission Electron Microscopy) device makes it possible to produce crystal orientation maps at the TEM scale. In this thesis, we explore the possibilities of this technique applied to the deformation of minerals. In particular, we show that the ACOM-TEM technique can be applied to samples sensitive to electron irradiation such as quartz or high pressure phases. The use of high resolution mapping provides an alternative to conventional diffraction contrast imaging, applicable to sensitive minerals. We also show the robustness of the ACOM-TEM technique with respect to samples containing high dislocation densities, which makes it an attractive technique for the study of highly deformed materials as in the case of deformation experiments under high pressures. We also present some applications to the study of recovery and recrystallization phenomena

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Morán, Meza José Antonio. "Propriétés structurelles et électroniques du graphène sur SiC(0001) étudiées par microscopie combinée STM/AFM." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961600.

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Abstract:

Le graphène, un feuillet élémentaire de graphite, est un matériau très étudié par la communauté scientifique car ses propriétés physiques sont nouvelles et uniques. Il apparaît comme un matériau très prometteur pour des applications technologiques. Nous présentons une étude des propriétés structurelles et électroniques du graphène épitaxial sur 6H-SiC(0001) au moyen d'un microscope STM/AFM combiné basé sur un diapason en quartz avec une pointe conductrice en Pt/Ir ou en fibre de carbone. Les pointes fabriquées par attaque électrochimique présentent un rayon d'apex de quelques nanomètres et ont été caractérisées par SEM, TEM et émission électronique par effet de champ. On s'est d'abord focalisé sur les propriétés d'un échantillon qui présente des terrasses partiellement recouvertes de graphène. Dans ce cas, l'image STM ne donne pas la topographie de la surface. Celle-ci est donnée par l'AFM en mode répulsif. Les différentes propriétés électroniques de chaque terrasse sont confirmées par des mesures spectroscopiques I=f(V). Puis, l'étude à haute résolution par FM-AFM sur une terrasse lisse a révélé la structure ondulée et périodique de la reconstruction 6√3x6√3R30° du SiC(0001) recouverte de graphène. Nous montrons que les maxima des nappes d'iso-densité locale d'états électroniques au niveau de Fermi observés dans l'image STM ne se superposent pas avec les zones associées aux maxima des nappes d'iso-densité d'états totaux (Topographie AFM). Ils apparaissent décalés de ~1 nm le long de la direction [11] de la quasi-maille 6x6 de la reconstruction 6√3x6√3R30°. Comme l'amplitude mesurée des ondulations de la surface augmente avec le gradient de force appliqué, on montre que la surface du graphène est déformée par la pointe AFM. Cette déformation qui modifie le couplage électronique entre le graphène et la couche tampon influence fortement le contraste des images STM/AFM. Les conséquences de cette déformation sur les images STM résolvant le réseau du graphène sont aussi discutées.

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Dissertations / Theses on the topic 'Déformation microscopique'

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