Plastic deformation of MgO : n Al₂O₃ spinels at temperatures below 1000 °C (0.5 T_m)

Résumé
Du spinelle MgO : n Al₂O₃ a été déformé de 20 à 950 °C (0,1 à 0,5 T_F) en compression sous une pression hydrostatique de 1,3 à 1,7 GPa. Le plan de glissement facile du spinelle équimolaire (n ≈ 1,1) aux températures faibles et intermédiaires est {110} <110>. Aux températures supérieures à 600 °C, les scissions critiques résolues (CRSS) pour ce système sont de moitié inférieures à celles correspondant aux deux autres systèmes activés {111} <110> et {100} <110>. Des échantillons fortement non équimolaires (n ~ 3,5) ne se déforment pas par glissement {110} <110>. La CRSS pour le glissement facile {111} <110> pour n = 3,5 est nettement plus faible que son homologue pour n ≈ 1,1. Elles sont du même ordre pour le système {100} <110>. Au-dessus de 500 °C pour n ≈1,1, la CRSS associée à {110} <110> augmente fortement, alors que celles relatives aux systèmes {111} <110< et {100} <110> sont relativement insensibles à la température. Les mécanismes pouvant être responsables de ce durcissement avec la température sont discutés.

Abstract
We have achieved significant plastic strain of MgO : n Al₂O₃ from 20° to 950 °C (0.1 to 0.5 T_m) by compression testing under superimposed hydrostatic pressures of 1.3 to 1.7 GPa. The easy slip system for nearly equimolar spinel (n ≈ 1.1) at low to intermediate temperatures is {110} <110>. At temperatures up to 600 °C, the critical resolved shear stresses CRSS for this slip system are about half those for {111} <110> and {100} <110>, the other two slip systems which are activated. Strongly non-equimolar crystals (n ≈ 3.5) do not deform by {110} <110> glide ; the CRSS for {100} <110> is about the same. At temperatures below 500 °C, the CRSS for all of the slip systems in the nearly equimolar crystals decreases with increasing temperature. At temperatures above 500 °C (n = 1.1), the CRSS for {110} <110> slip dramatically increases, and the CRSS for both {111} <110> and {100} <110> slip are insensitive to temperature. A number of potential mechanisms could account for these temperature effects, including a strengthening mechanism predicted earlier by two of the present authors.