Académie Lorraine des Sciences

18 mai 2008

La microscopie au service du métallurgistepar

Jean-Marie SCHISSLER

Appareils et applications

• La microscopie optique

• La microscopie électronique par transmission M.E.T.

• La microscopie électronique à balayage M.E.B.

• La microscopie à «effet tunnel»

• La microscopie à force atomique

• Exemples et applications

Microscopie optique

Microscopie optique classique par transmission M.O.T.

Microscopie optique classique par transmission M.O.T.

Lame fine de germanium

Microscopie optique classique par transmission M.O.T.

Supraconducteur

Microscopie optique classique par transmission M.O.T.

Microscopie optique par réflexion M.O.R.

Fond clair Fond noir

Exemples de microstructure d’aciersFond clair

Fond noir

M.O.R. avec lumière polarisée

M.O.R. Exemples d’examens en lumière polarisée

M.O.R. En lumière polarisée

Fonte GS (fonte ductile) non attaquée

Météorite

M.O.R. En lumière polarisée

M.O.R.

Acier austénitique (attaque par réactif colorant spécifique)

Fonte ductile (attaquée par réactif colorant spécifique)

M.O.R.

Microscope électronique à balayage M.E.B..

Schéma du M.E.B..

Dendrite visible sur le faciès derupture d’un acier surchauffé

M.E.B.

C.V.D. – Nitrure de titane (après attaque).

M.E.B.

M.E.B.

Si-N fritté

M.E.B.

Structure d'un eutectique ternaire Fe-Cr.B.C (après attaque)

M.E.B.

Surface d’un cristal de germanium après fusion

M.E.B.

Structure perlitique d'un acier mi-dur (après attaque)

Schéma d’un microscope électronique par transmission M.E.T..

M.E.T.

Nanostructure à base d’oxydes de nickel

Schéma d’un microscope à effet tunnel

Microscope à effet tunnel

Fine lame de silicium

Observation d’une pointe d’un monocristal de platine structure atomique G = 5.106

Schéma d’un microscope à force atomique

Microscope àforce atomique

Endommagement d’un hublot de la navette spatiale par un météorite

Applications

Rupture intergranulaire

Analyse chimique

(analyse globale)

Iconel 600 (micrographie MEB – SE)

Superalliage base Ni :CM-SX2

Al : 5,5%     Cr : 8%     W : 8%Ta : 6%     Co : 5%     Ti : 1%

Mo : 0,5 %     Ni : base

Micrographies – fond clair

Traitement thermique

Durcissement des alliages

Pas de précipité durcissant au voisinage Pas de précipité durcissant au voisinage des joints de grains ou particules des joints de grains ou particules

primairesprimaires

Ces PFZs peuvent être des sites de Ces PFZs peuvent être des sites de concentration de contrainte tendant à la concentration de contrainte tendant à la

formation de fissures ou de cavités formation de fissures ou de cavités (problématique très importante en vue de (problématique très importante en vue de

la mise en forme)la mise en forme)

PFZPFZ

Concentration de Concentration de solutés ou de solutés ou de lacuneslacunes

concentration critique concentration critique nécessaire à la nécessaire à la précipitationprécipitation

Precipitate free zones

200 nm

3Al6(Mn, Fe) + Si l12(Mn,Fe)3Si + 6Al Transformation eutectoïde[1] [2]

Image MET – analyse EDX Image MEB

Transformation de Al6(Mn,Fe) en -Al(Mn,Fe)Si l12(Mn,Fe)3Si

Aluminium

Formation de la phase -Al(Mn,Fe)Si (Chauffage à 20°C/s – 1 heure de maintien à 500°C – Trempe)

Transformation des particules primaires

z-contrastmicrograph

TiB2-4

HRTEM

(0001)direction

BF

1 atom

Réacteur

Robot – Alliage à mémoire

Projet NASAAvion «oiseau»

MERCI

Pour votre attention