Un facteur d'échelle en dureté pour représenter l'effet de taille en nano et en micro-indentation
Résumé
Pour représenter l'effet de taille en micro-indentation, la théorie du "Strain Gradient Plasticity" (SGP) basée sur la connaissance des dislocations géométriquement nécessaires pour accommoder la déformation plastique sous l'indenteur est largement utilisée. Dans le domaine de la nano-indentation, cette théorie ne peut s'appliquer car les valeurs expérimentales des coefficients ne correspondent plus aux calculs théoriques basés sur les paramètres physiques intrinsèques du matériau. Toutefois si on tient compte de l'uniformité du champ de dislocations sous l'indenteur et de l'élargissement de la zone plastique sous les faibles charges d'indentation, nous montrons que ce modèle peut être valablement utilisé sur toute la gamme de charges d'indentation. De plus, pour mieux mettre en évidence ce passage multi-échelle (nano/micro) en prenant en compte ces phénomènes, nous proposons d'utiliser un facteur d'échelle en dureté. En pratique, ce facteur d'échelle se calcule à partir des coefficients de lissage du modèle SGP. En théorie, il est proportionnel au module de cisaillement et au vecteur de Burgers du matériau avec un coefficient qui dépend de la déformation plastique (arrangement des dislocations et volume de la zone déformée). Pour valider cette approche originale, nous montrons que le facteur d'échelle en dureté peut expliquer les différences de comportement en indentation d'un cristal de magnétite soumis à des conditions de chargement variables.