PLASTIC DEFORMATION OF SLIGHTLY REDUCED RUTILE

Résumé
Des monocristaux de rutile ont été réduits à la température de 1323 K sous faible pression partielle d'oxygène à différentes compositions dans l'intervalle TiO_2,0000 - TiO_1,9965 puis déformés plastiquement en compression uniaxiale à la même température, tout en maintenant la composition. La variation de la limite élastique en fonction de l'écart à la stoechiométrie montre qu'il existe deux régimes dans le comportement mécanique de TiO_2-x en fonction de la valeur de x. Dans le premier régime c'est à dire pour de faibles degrés de réduction (O/Ti > 1,9985), la limite élastique diminue quand l'écart à la stoechiométrie augmente. Pour des degrés de réduction plus important (O/Ti ≤ 1,9985), on observe un fort effet de durcissement : la limite élastique augmente quand l'écart à la stoechiométrie augmente. Des mesures du volume d'activation dans ces deux régimes suggèrent que le comportement mécanique du rutile réduit à 1323 K peut être analysé en termes d'interaction entre dislocations et défauts ponctuels : défauts ponctuels intrinsèques (titane interstitiel) aux forts degrés de réduction et impuretés extrinsèques pour des compositions se rapprochant de TiO₂.

Abstract
Rutile single crystals were reduced at the temperature of 1323 K under low oxygen pressure to different compositions in the range TiO_2.0000 - TiO_1.9965 and plastically deformed under uniaxial compression at the same temperature while maintaining the composition. The dependence of the flow stress on the departure from stoichiometry suggests that two regimes of mechanical behavior exist for TiO_2-x depending on the value of x. In the first regime, i.e. for slight degrees of reduction (O/Ti > 1.9985), the flow stress decreases when O/Ti decreases. For larger degrees of reduction (O/Ti ≤ 1.9985) a marked hardening effect is observed and the flow stress increases as the departure from stoichiometry increases. Measurements of the activation volume in these two regimes suggest that the plastic behavior of rutile reduced at 1323 K could be explained in terms of interaction between dislocations and point defects, i.e. intrinsic point defects (titanium interstitials) at the largest departures from stoichiometry and extrinsic impurities for compositions close to TiO₂.