La transformation martensitique gamma-epsilon d'un alliage Fe-Mn-Si-Cr-Ni : Microstructure du dixième de millimètre au dixième de nanomètre et corrélation à la mémoire de forme
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The Fe-Mn-Si-Cr-Ni alloy exhibits a gamma (f. C. C. ) - epsilon (h. C. P. ) martensitic transformation. Martensite can be created by cooling (thermal martensite) or by application of a stress (stress-induced martensite). The transformation is conducted by introduction of stacking faults each second compact plane of the f. C. C. Structure. Faults are created by motion of Shockley partial dislocations. The general microstructure is studied but we also characterize the faults stackings to clarify the mechanisms of superposition and multiplication of Schockley dislocations. Both thermal and stress-induced martensite are studied. All the observation scales from the macroscopic one to the finest one are studied to generalise the results. Many microscopy technics are used: optical microscopy, scanning electron microscopy, scanning tunneling microscopy and transmission electron microscopy (conventionnai and high resolution). We observed that the stress-induced martensite presents a single shear direction stacking. In thermal martensite, the three shear directions are alternated in such a way as the shear strains of individual variants cancel each other. Size of stackings are evaluated. Some microstructural differences are observed between the two martensites and are analysed in relation with the stackings characteristics. At the end of this work, we propose a mechanism to explain the stress-induced martensite formation. The problems of stress-induced martensite reversion, shape memory effect and superelasticity are also analysed.
Abstract FR:
L'alliage Fe-Mn-Si-Cr-Ni présente une transformation martensitique de type gamma(CFC)-epsilon(HC) pouvant être induite par refroidissement (martensite thermique) ou par application d'une déformation (martensite de déformation). La martensite est créée par superposition de fautes d'empilements tous les deux plans compacts de l'austénite. La formation des fautes d'empilement est associée au mouvement de dislocations partielles de Shockley. Outre l'étude de la microstructure générale, nous nous sommes intéressés à la caractérisation des empilements de dislocations, le but étant de clarifier les mécanismes de multiplication et de superposition des dislocations partielles. Ces études ont été menées sur les deux types de martensite. De façon à pouvoir généraliser les phénomènes observés, toutes les échelles d'observation ont été explorées du matériau global à l'échelle atomique. Dans ce cadre, de nombreuses techniques de microscopie ont été utilisées : microscopie optique, microscopie électronique à balayage, microscopie à effet tunnel, microscopie électronique en transmission conventionnelle et à haute résolution. Nous avons ainsi pu montrer que la martensite de déformation est créée par superposition de dislocations de Shockley de même vecteur de Burgers, et ce à toutes les échelles. La martensite thermique présente par contre 3 une accommodation des déformations par superposition de dislocations dont les vecteurs de Burgers sont alternés. Les différences microstructurales très nettes observées entre les deux types de martensite ont ainsi pu être analysées sur la base de ces différences d'empilements. A l'issue de ce travail, il est possible de proposer un mécanisme de formation de la martensite de déformation. Les problèmes de réversion de la martensite, d'effet mémoire de forme et de superélasticité sont analysés au travers des résultats obtenus.