Mouillage des interfaces par une phase ordonnée

Lorsque l’on chauffe un alliage ordonné, la structure désordonnée apparaît bien souvent d’abord au niveau des interfaces entre les domaines ordonnés. Ce phénomène -appelé mouillage- est bien connu et il est par exemple possible de montrer que l’épaisseur de la zone de désordre diverge logarithmiquement lorsque l’on se rapproche de la limite de stabilité de la structure désordonnée.

Dans les alliages Co-Pt, nous avons montré (en utilisant la microscopie électronique en transmission) qu’un phénomène de mouillage des parois peut également être observé lorsque l’on refroidit un alliage. Toutefois, ce phenomène est plus complexe que le mouillage par le désordre car la structure apparaissant aux interfaces est ordonnée : lors du mouillage, il peut donc être énergétiquement favorable de former un ou plusieurs variants de la nouvelle phase ordonnée. De plus, le choix du ou des variant peut dépendre du type de l’interface (paroi d’antiphase ou d’orientation), de son orientation et de la température.

Mouillage des parois dans la phase L1₂ par la structure L1₀.

Microstructure obtenue après mouillage des interfaces de la structure L12. Le contraste de champ sombre permet de distinguer les domaines de structure L12 en gris des plaquettes de structures L10 en blanc ou noir.

Cette étude a été complétée par des simulations atomiques (champ moyen, CVM) et mésoscopiques (champ de phase) qui ont permis de mieux comprendre le rôle des interactions chimiques et élastiques.

Evolution microstructurale en dent de scie apparaissant lors de l’accommodation des contraintes élastiques générées par la différence de symétrie et de paramètre de maille des structures L10 et L12. (a) Image de microscopie ou la structure L12 aparait en noir et la structure L10 en blanc. (b) Simulation en champ de phase correspondante.

Mouillage des parois dans la phase L1₀ par la structure L1₂.

Microstructure obtenue après mouillage des interfaces de la structure L10. Les parois d’orientation sont mouillées par une fine couche de structure L12 (en blanc). Les parois de translation sont mouillées par trois couches (L12/L10/L12) !

Un résultat très surprenant de cette étude est la formation simultanée de trois nouvelle couches lors du mouillage des parois de translation. Nous avons expliqué ce phénomène en utilisant un modèle microscopique (modèle d’Ising) traité dans l’approximation de la méthode des amas (CVM).

Evolution du paramètre d’ordre 3D à travers une paroi de translation mouillée. La minimisation de l’énergie CVM prédit la formation de trois couches (L12/L10/L12).

Publications reliées :

- Wetting behaviour of antiphase boundaries in the Co-Pt system, Y. Le Bouar, A. Loiseau, A. Finel, F. Ducastelle, Phys. Rev. B 61 (2000) 3317. (PDF)

- Mechanism and Modelling of Saw-Tooth Structure Formation in L1₂-L1₀ Two-Phase System, Y. Le Bouar, A.G. Khachaturyan, Acta Mater. 48 (2000) 1705. (PDF)

- Stain-induced microstructural evolution due to a wetting phenomenon in the Co-Pt system, Y. Le Bouar, A. Loiseau, Acta Mater. 49 (2001) 2679-2690. (PDF)

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