A propos de la rhéologie de la superplasticité, du fluage diffusionnel, et de la viscosité de cisaillement en frittage

Un polycristal à grains fins peut se déformer par un mécanisme de glissement aux joints de grain accommodé par un transfert de matière par diffusion. Ce mécanisme est censé gouverner le « fluage diffusionnel », dont on distingue le fluage « Nabarro-Herring » et le fluage « Coble », selon que la diffusion s’opère de façon prépondérante à travers le réseau ou le long des joints de grain. À l’état pur, le mécanisme de glissement aux joints de grain accommodé par diffusion se traduit par un exposant de contrainte égal à 1, ce qui justifie que ce mécanisme soit considéré dominant également dans la mise en forme superplastique. Opérant de façon identique en présence de pores, le même mécanisme est sous-jacent à la viscosité de cisaillement de l’agrégat au cours du frittage par diffusion aux interfaces. Malgré l’abondante littérature sur le sujet, de nombreux points restent mal-compris : parts de la contribution de la déformation des grains et du glissement aux joints de grain dans la déformation macroscopique ; nature physique de la friction aux joints de grain et valeur du coefficient de friction associé ; raison du maintien d’une distribution sensiblement uniaxe des grains même après grande déformation ; valeur effective de l’exposant de taille de grain. En vue d’élucider ces points, nous avons établi des principes variationnels qui nous ont permis de définir des bornes supérieure et inférieure de la limite d’écoulement plastique (c’est-à dire de la viscosité) sous un cisaillement pur. En particulier, ces bornes apportent un éclairage nouveau sur le rôle du coefficient de friction. Une méthode auto-cohérente est proposée pour établir le meilleur estimateur entre les bornes. Les résultats sont comparés avec les diverses estimations proposées dans la littérature. La méthode permet également de prédire l’influence de la fraction de porosité sur la viscosité de cisaillement en frittage