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Etude du durcissement par trempe des alliages ordonnés Fe-Al de type L2o
Résumé
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Nos essais nous ont permis de montrer que l’effet d'un traitement de trempe sur des alliages ordonnés du type Fe-Al-40, n'est pas directement lié à une modification du degré d'ordre à la température de trempe. Nous avons en fait constaté qu'après des trempes depuis des températures où le degré d’0rdre est pratiquement le même qu’à la température ambiante, la densité de lacunes en sursaturation peut atteindre 0,2 %. Elle est très supérieure à celle qu'on trouverait dans un métal ou alliage désordonné cubique centré après le même traitement thermique. Nous avons remarqué que ce phénomène pouvait être expliqué par les valeurs mesurées de l’énergie de formation et de migration des lacunes. Ces énergies sont de l’ordre de 0,8 et 1,6 eV respectivement. De plus, cette densité de lacunes croît avec la teneur en aluminium. L'augmentation de dureté provoquée par la trempe n'est pas directement liée, elle non plus, au degré d’ordre de l’alliage à la température de trempe. Nous avons montré qu'elle était liée à la concentration en lacunes en sursaturation. C'est ainsi que l’élimination des lacunes va de pair avec une diminution de la dureté au cours d’un revenu après trempe. Cherchant à préciser le mécanisme du durcissement de l'alliage ordonné par les lacunes, nous n'avons pas pu mettre en évidence de manière précise une caractéristique de structure associée à la dureté. En particulier des arrangements de dislocations, en forme de carrés, qu’on pourrait interpréter en termes de boucles de lacunes, ne présentent pas de différence très nette dans des alliages trempés ou recuits. Dans les conditions expérimentales considérées, il n'était pas possible de faire intervenir un mécanisme fondé sur les variations du degré d'ordre en fonction de la température pour expliquer nos observations. Nous avions pensé interpréter ces phénomènes à l’aide d’une hypothèse de formation d'amas soit de lacunes, soit de l'un des éléments fer ou aluminium. Plusieurs expériences nous ont montré que vraisemblablement les lacunes sont disposées de manière homogène dans tout le cristal. Le durcissement pourrait être alors causé par les perturbations locales du réseau que les lacunes créent à la manière des éléments d'alliage d’une solution solide. De plus, la formation de crans sur les dislocations de surstructure peut avoir des conséquences bien plus importantes que dans le cas des alliages non ordonnés. Des considérations de thermodynamique statistique ont conduit à des modèles suivant lesquels la distribution des lacunes ne se fait pas avec la même probabilité sur les deux types de sites du réseau. Un calcul basé sur le modèle de Cheng et des mesures d’énergie de migration conduisent à supposer que les lacunes seraient surtout disposées sur le réseau Fe. Cette étude a nécessité la mise au point de techniques originales pour couler, laminer, usiner les alliages Fe-Al. On sait en effet que c'est en vue d’améliorer les conditions de leur mise en oeuvre, vu leur grand intérêt pour certaines applications, que ces alliages ont été récemment étudiés. La mise au point d'une technique de fabrication de monocristaux nous a permis d’éliminer l’effet des joints de grains et de préciser les caractéristiques anisotropes du matériau. La technique de fabrication de bicristaux étant au point depuis quelques mois, de nouvelles perspectives se dessinent : étude de la morphologie et des propriétés particulières du joint de grains dans les alliages ordonnés Fe-Al. De plus, quelques essais préliminaires ont montré une différence très nette entre les courbes dilatométriques obtenues à partir d'un échantillon trempé ou à partir d’un échantillon trempé et légèrement déformé plastiquement par compression. La cinétique du revenu pourrait alors être étudiée dans cette optique et la microscopie électronique pourrait révéler des structures particulières permettant d’interpréter plus quantitativement les phénomènes observés.