Mouvement des dislocations et plasticité à haute température des oxydes binaires et ternaires

Résumé

Nous présentons une revue sur la déformation plastique à haute température mettant en jeu le déplacement des dislocations dans les oxydes. Les liaisons chimiques et les structures cristallines sont plus complexes que dans les métaux; aussi, les dislocations ne sont pas encore bien décrites ni dans les oxydes binaires (NiO, Cu₂O …) ni dans les oxydes ternaires (MgAl₂O₄…).

Ces composés, meˆme purs, contiennent de grandes quantités de défauts ponctuels pouvant provoquer des écarts à la stoechiométrie; une bonne connaissance des concentrations et de la mobilité de défauts est indispensable pour expliquer les propriétés plastiques.

Les essais mécaniques habituels sont la flexion et surtout la compression; ils présentent de nombreux inconvénients, en particulier ils conduisent à une déformation hétérogène des éprouvettes.

Le but de ces tests est d'établir la loi qui relie la vitesse de déformation aux autres paramètres (contrainte, température …). Une grande quantité de résultats existe et est rassemblée aussi bien pour la déformation à vitesse constante que pour le fluage.

Les modèles habituels décrivant la déformation plastique devraient être modifiés pour tenir compte des complications introduites dans les processus élémentaires comme la structure de coeur des dislocations et leur montée, la diffusion dans un composé ….

La connaissance de la microstructure issue de la déformation plastique est nécessaire pour identifier le mécanisme déterminant la vitesse de déformation. Outre les techniques traditionnelles (optique, attaque chimique …), la microscopie électronique en transmission est utilisée; elle a permis de découvrir que les dislocations sont dissociées par montée dans les structures spinelles, phénomène qui pourrait se rencontrer dans d'autres oxydes.

Abstract

A review of high temperature plastic deformation involving motions of dislocations in oxides is presented. The chemical bonding and crystal structures are not as simple for these materials as for metals; dislocations cannot yet be well described for binary oxides (NiO, Cu₂O …) nor for ternary oxides (MgAl₂O₄ …).

Even when they are pure, these compounds may contain large numbers of point defects associated with departures from stoichiometry and a good knowledge of defect concentrations and mobilities is necessary to understand the plastic behaviour. The customary mechanical tests are bending and, most often, compression; many limitations arise with such tests which give heterogeneous strains. The aim of the tests is to establish the laws which relate the strain-rate to other parameters (stress, temperature, etc.). Many results are available and they are summarized here for constant strain rate and creep experiments.

The usual deformation models have to be modified to take into account the complexity of the elementary processes, e.g. dislocation core structure and climb and multicomponent diffusion. Knowledge of the microstructure induced by plastic deformation is necessary to identify the rate controlling mechanisms. As well as traditional techniques (optical, etch pits, etc.) transmission electron microscopy is now used; this made possible the discovery that dislocations are climb dissociated in spinel structures, a feature perhaps shared with other oxides.

Additional information

Notes on contributors

P. Veyssière

Equipe de Mécanique des Surfaces (Meudon-Bellevue); adresse actuelle: lpmtm, CSP, Avenue J.B. Clément, 94430 Villetaneuse, France.