Les défauts d'empilement et les mâcles

L’édifice cristallin peut être considéré comme un empilement régulier de plans suivant un certain motif qui se répète indéfiniment : on peut caractériser cela par une séquence d’empilement.

Par exemple dans la structure cubique à faces centrées, la séquence d’empilement de plans \(\left[ 111 \right]\) est de type \(\left[...\ce{ABCABCABC}...\right]\), comme le montre le schéma ci-après.

Empilement de plans compacts {111} dans la structure CFC (coupe perpendiculaire aux plans denses (111) et à la direction dense (110). Les atomes sombres sont dans le plan (110) de la figure, les atomes clairs dans les plans au-dessus, ou au-dessous, du plan de la figure | Philippe Lours, École des mines d'Albi-Carmaux, 2014. | Informations complémentaires...Informations
Empilement de plans compacts {111} dans la structure CFC (coupe perpendiculaire aux plans denses (111) et à la direction dense (110). Les atomes sombres sont dans le plan (110) de la figure, les atomes clairs dans les plans au-dessus, ou au-dessous, du plan de la figureInformations[2]

On appelle défaut d’empilement une modification de la séquence d’empilement. Ces défauts peuvent être :

  • Intrinsèque (voir Fig. ci-après) : ceci correspond au retrait d’un plan et se traduit par une séquence d’empilement du type \(\left[...\ce{ABCACABC}...\right]\)

    Les défauts intrinsèques peuvent également apparaître si l’on déplace la partie «supérieure» du cristal par rapport à la partie «inférieure» du cristal de \(a/6 [112]\) de manière à amener le plan \(B\) en position \(C\).

  • Extrinsèque : ceci correspond à l’ajout d’un plan et se traduit par une séquence d’empilement du type \(\left[...\ce{ABCACBABC}...\right]\)

    Les défauts extrinsèques peuvent également apparaître si l’on déplace la partie «supérieure» du cristal par rapport à la partie «inférieure» du cristal de \(a/6 [112]\) de manière à amener le plan \(C\) en position \(A\) et la partie «inférieure» par rapport à la partie «supérieure» de \(a/6 [112]\) pour amener le plan \(A\) en position \(C\).

    Si le défaut d’empilement ne traverse pas tout le cristal, il est alors borné par une (ou deux) dislocation(s) dont le vecteur de Burgers n’est pas une translation du réseau mais est du type \(a/6 [112]\). Une telle dislocation partielle est appelée dislocation de Shockley (voir Fig. ci-après).

Défaut d'empilement intrinsèque de la structure CFC : schéma et micrographie électronique d'un défaut | photographie de Arnaud Coujou et Philippe Lours, Laboratoire de microscopie et structure des matériaux, Université Paul Sabatier. | Informations complémentaires...Informations
Défaut d'empilement intrinsèque de la structure CFC : schéma et micrographie électronique d'un défautInformations[4]
Dislocation de Shockley | Philippe Lours, École des mines d'Albi-Carmaux, 2014. | Informations complémentaires...Informations
Dislocation de ShockleyInformations[6]

Il peut arriver également que la séquence \(\left[...\ce{ABCABCABC}...\right]\) se transforme localement en une structure symétrique \(\left[...\ce{CBACBACBA}...\right]\) (au cours de la solidification ou de la recristallisation par exemple). La séquence résultante est \(\left[... \ce{ABCABCACBACBA}...\right]\). Le défaut d’empilement occasionné par cette altération de la séquence est appelé mâcle et le plan \(A\) est un plan de maclage (voir Fig.).

Représentation schématique d'une mâcle dans le réseau CFC et micrographie optique d'un acier inoxydable (les bandes de différentes nuances de gris sont des mâcles) | photographie de Serge Tovar, ICA Albi - École des mines d'Albi-Carmaux, 2014. | Informations complémentaires...Informations
Représentation schématique d'une mâcle dans le réseau CFC et micrographie optique d'un acier inoxydable (les bandes de différentes nuances de gris sont des mâcles)Informations[8]