Experimental investigation of dislocation nucleation and deformation behavior in defect-scarce nanowires

Augmenter la résistance mécanique des matériaux requiert une compréhension des mécanismes fondamentaux lors des premiers stades de la plasticité. Les métaux de structure comme l’acier ont des limites élastiques environ 1000 fois plus faibles que la cission critique théorique à cause du glissement des dislocations préexistantes dans le matériau. L’élimination de ces défauts permet d’atteindre la cission critique et il faut alors nucléer de nouvelles dislocations pour que la déformation plastique continue. L’observation expérimentale du déclenchement de la nucléation constitue un véritable défi. Dans cette thèse des nanofils métalliques sans défauts ont été déformés en tension afin d’étudier les mécanismes de défaillance d’un cristal parfait. Un moyen d’ajuster la résistance mécanique dans le régime de résistance théorique est présenté sur la base de ces résultats. Cette stratégie ouvre de nouvelles perspectives pour utiliser des matériaux ayant des performances mécaniques supérieuresTailoring material strength to higher level requires understanding of the governing mechanism, how the onset of plasticity is controlled. Conventional engineering metals including steel yield at stress of 1000 times lower than their predicted theoretical strength due to the gliding of pre-existing dislocations. On the other hand, theoretical strength can be reached by eliminating these defects, which now requires to nucleate new dislocation to deform plastically. However, deformation mechanism of this new class of materials has not been fully addressed. Therefore, it is highly demanding to experimentally elucidate how the dislocation nucleation is triggered. In this thesis, pristine metallic nanowires were deformed in tension to gain physical insights on how a perfect crystal fails. A successful way of tuning mechanical strength in the theoretical strength regime is presented based on the findings. This strategy paves new avenue for utilizing material that exhibit superior mechanical performance