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Le microscope électronique à balayage
20.06.2019 Il vaut parfois la peine d’y regarder de plus près: quand le microscope optique atteint sa limite de résolution, le microscope électronique à balayage (MEB) entre en action. À la Haute école spécialisée bernoise, la gamme de matériaux étudiés va du bois aux vernis et teintures en passant par les métaux et les céramiques. Cet article présente à l’aide de deux travaux actuels des exemples illustrant des possibilités d’examen offertes par le MEB.
Traitement thermique de composants métalliques
La tendance aux composants de fabrication additive conduit à des matériaux ayant une microstructure très fine. L’analyse de la microstructure est déterminante pour comprendre les propriétés de ces matériaux et pour les ajuster de manière ciblée.
La figure 1 montre la microstructure d’un composant en alliage d’aluminium AlSi10Mg, fabriqué par fusion sélective au laser (SLM). Le silicium contenu dans cet alliage forme un réseau extrêmement fin en raison de la solidification très rapide pendant le processus SLM – visible uniquement avec le MEB. Avec ce réseau en silicium dur, le matériau est très solide, mais son comportement reste relativement fragile. Un traitement thermique ciblé permet de réduire considérablement la fragilité. Après un traitement de seulement 5 minutes à environ 540°C, le réseau de silicium se dissout et de nombreuses particules de silicium se forment (Fig. 2). Si on veut obtenir un effet similaire pour des pièces coulées, une durée de traitement pouvant durer jusqu’à 12 heures est nécessaire, la microstructure des pièces coulées étant beaucoup plus grossière.
Si l’on souhaite plus qu’une information optique sur la microstructure, on recourt à l’analyse par diffraction de rétrodiffusion d’électrons (EBSD). Les différentes couleurs de la figure 3 montrent l’orientation des cristaux dans l’espace du composant.
Les analyses des microstructures par microscopie électronique à balayage représentent donc une base importante pour l’expert en matériaux. Il peut ainsi comprendre les différents comportements des éléments fabriqués et moulés de manière additive et adapter le processus de traitement thermique en conséquence.
