À l'échelle du micromètre, les propriétés de déformation des métaux changent profondément :le comportement régulier et continu des matériaux en vrac devient souvent saccadé en raison d'éclatements de déformation aléatoires de différentes tailles. La raison de ce phénomène est la redistribution intermittente complexe des dislocations du réseau (qui sont des défauts cristallins en forme de ligne responsables de la déformation irréversible des matériaux cristallins) en raison de la charge externe, qui est également la cause de la formation de la surface inégale en forme d'escalier. lors de la déformation.

Pour étudier plus en détail ce phénomène, des groupes de recherche de l'Université Eötvös Loránd de Budapest, de l'Université Charles de Prague et de l'École des Mines de Saint-Étienne ont développé une plateforme micromécanique très sensible, où de faibles ondes élastiques émises par l'échantillon peuvent être détectées pendant la déformation des piliers à l'échelle du micron. Des expériences de compression effectuées sur de tels micropiliers monocristallins de zinc dans un microscope électronique à balayage ont confirmé que ces soi-disant signaux acoustiques se produisent bien lors des rafales de déformation, ainsi, cette expérience nous a permis, pour la première fois, d'entendre pratiquement le "bruit des dislocations".

Les signaux acoustiques sont échantillonnés à une fréquence de 2,5 MHz; par conséquent, ils fournissent des informations extrêmement détaillées sur la dynamique des dislocations. Les analyses statistiques approfondies effectuées par les chercheurs ont révélé que les sursauts de déformation présentent une structure à deux niveaux :ce qui était jusqu'à présent considéré comme un glissement plastique unique est en fait le résultat de plusieurs événements corrélés sur une échelle de temps μs-ms.

Le résultat le plus surprenant des expériences est que ce processus, malgré les différences fondamentales entre les mécanismes de déformation des métaux et celui des plaques tectoniques, s'est avéré complètement analogue aux tremblements de terre.

Les signaux acoustiques émis par les éprouvettes suivaient des lois empiriques fondamentales établies pour les principaux chocs et répliques en sismologie, telles que les lois de Gutenberg-Richter et d'Omori.

"Ces résultats devraient avoir un impact technologique élevé puisque, pour la première fois, nous avons pu observer une connexion directe entre les signaux acoustiques et les événements plastiques qui les ont émis", a déclaré Péter Dusán Ispánovity, professeur adjoint à l'Université Eövös Loránd et directeur du le Groupe de Recherche en Micromécanique et Modélisation Multi-échelles. "Étant donné que la mesure de l'émission acoustique est une méthode fréquente de surveillance et de localisation des défaillances matérielles dans les applications technologiques, en fournissant des informations fondamentalement nouvelles sur la physique sous-jacente, nos résultats devraient contribuer au développement ultérieur de cette technique."

David Ugi, Ph.D. étudiant dans le groupe d'Ispánovity et auteur correspondant de la publication a ajouté que "ces expériences sont plutôt complexes, car il faut coupler l'outil de manipulation de précision nanométrique avec le capteur acoustique extrêmement sensible, le tout dans la chambre à vide d'un microscope électronique à balayage. les mesures, à notre connaissance, ne peuvent pour l'instant être effectuées que dans notre laboratoire", a ajouté le jeune chercheur.

La méthodologie peut également être utilisée pour étudier d'autres types de mécanismes de déformation, tels que le maclage ou la fracture, de sorte que les résultats, qui ont été publiés dans Nature Communications, devraient ouvrir de nouvelles perspectives dans la recherche des propriétés micromécaniques des matériaux. + Explorer plus loin

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