Les Joints de grains - De la théorie à l'ingénierie

La seconde idée, étroitement associée à la précédente dans le contexte du livre, recouvre un effort constant à dépasser la dichotomie entre le Tout et la Partie et, à ce titre, a sa propre raison de vivre commune à tous les domaines de la Science. Elle peut se traduire par De l'individuel au collectif ou encore De l'élément à l'ensemble et ne débouche pas nécessairement sur un aspect ingénierie. Concernant les matériaux, les deux idées se rejoignent car l'objectif à long terme est une meilleure conception et une meilleure réalisation d'un objet utile.

Pour avancer dans la voie de l'Ingénierie, il reste évidemment à connaître non seulement les réponses individuelles des joints à diverses sollicitations, mais aussi les propriétés collectives des réseaux de joints de grains. Cependant, la considération des propriétés est volontairement exclue de ce livre pour plusieurs raisons énoncées ci-après. Les mécanismes élémentaires aux joints sont souvent identiques à ceux intervenant dans les cristaux pour des propriétés comme la diffusion, la déformation plastique. . . Le lecteur en trouvera une présentation dans des ouvrages spécifiques dédiés à ces propriétés dont nous donnons les références en fin d'ouvrage. Bien que les comportements des joints isolés aient été et sont toujours largement étudiés, il n'existe pas de consensus sur les processus élémentaires dans le cas de la migration, de la corrosion, du mouillage, et l'on sait peu de choses sur les propriétés électriques et magnétiques des joints. Les joints ont des propriétés qui varient avec leur géométrie, mais là encore des controverses demeurent sur la spécificité de certains comportements, hormis ceux de la macle cohérente. La chimie du joint gomme le plus souvent les particularités liées à la géométrie. La difficulté, dans de nombreuses expériences, d'atteindre la composition chimique dans la région intergranulaire entraîne des résultats contradictoires pour une même sollicitation, un même matériau et, a priori, un même type de joint de grains. Si certains effets sont communs à tous les joints, on arrive vite au " cas par cas ". Une des raisons majeures, non pas pour abandonner, mais pour remettre à plus tard et dans un ouvrage exclusif la considération des propriétés des joints est l'absence, jusqu'à ces dernières années, de données sur les propriétés des ensembles de joints. Or, depuis peu, la situation change progressivement grâce aux approches des réseaux de joints par la théorie de la percolation ou par la simulation des textures locales. Finalement, bien qu'aucun chapitre de ce livre ne soit explicitement consacré aux propriétés, celles-ci ne sont pas totalement absentes. En effet, toutes les bases pour aborder le comportement mécanique des joints sont données lorsque nous parlons des échanges entre dislocations et joints de grains ainsi que de l'évolution des contraintes intergranulaires avec le temps et avec la température. Certaines approches de propriétés associées aux réseaux de joints de grains font également l'objet d'une présentation succincte.

Les exemples donnés dans cet ouvrage touchent différents matériaux cristallins : métaux et alliages, céramiques, roches, semi-conducteurs, supraconducteurs. Si les études des joints de grains se sont surtout développées, dans un premier temps, dans le domaine de la Métallurgie, des avancées conceptuelles ont été obtenues grâce aux observations en Microscopie électronique en transmission à haute résolution de bicristaux de semi-conducteurs. Seuls les résultats des expériences ou des simulations sont donnés ici.