A l'écoute de l'initiation de la plasticité et de l'endommagement dans les polymères semi-cristallins

Overview & Synopsis

De nombreuses études concernent les propriétés élastiques, micro-mécanismes de plasticité ou d’endommagement de polymères semi-cristallins à l’échelle locale (nano et micrométrique). Cependant, l’observation in situ de l’amorçage de ces mécanismes (cisaillement des cristallites, cavitation ou encore transformation martensitique) demeure problématique et requiert l’emploi d’équipements complexes. Dès lors, nous avons utilisé les techniques de contrôle par ondes ultrasonores (US) et émission acoustique (EA) afin d’obtenir de nouvelles informations sur l’initiation de la plasticité et de l’endommagement de Polyéthylènes (PE) lors d’essais de traction uniaxiale. L’atténuation US de différents types d’ondes (guidées et de volume) est élevée et augmente lorsque le taux de cristallinité du matériau diminue. Pour les ondes guidées, leur fréquence mais aussi la géométrie des éprouvettes a une influence sur l’atténuation. Une importante modification des paramètres US est observée lors du passage dans le domaine plastique, traduisant l’évolution de l’état de la microstructure, en particulier celui du réseau cristallin. La formation de micro- cavités a un impact significatif sur l’atténuation des ondes. L’effet de l’orientation des chaînes macromoléculaires a également été mis en évidence. L’activité acoustique des matériaux étudiés est faible mais la majorité des signaux d’EA détectés proviennent effective- ment des micro-mécanismes de plasticité et d’endommagement. L’effet de la vitesse de déformation est significatif. En particulier, le choix d’une vitesse élevée a permis la localisation de certains signaux. Le démarrage systématique de l’activité acoustique avant le seuil de plasticité (différent selon le taux de cristallinité) montre que des micromécanismes de plasticité et d’endommagement s’initient aux faibles déformations. L’activité acoustique (en nombre et énergie) augmente avec le taux de cristallinité du matériau. La corrélation entre les signaux d’EA et les mécanismes sous-jacents est complexe, cependant il semblerait que la cavitation, la rupture des lamelles cristallines ainsi que la transformation martensitique soient toutes trois à l’origine de la libération d’énergie acoustique.